Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Характеристика сырья и материалов,
Целевых и побочных продуктов В данном разделе приводятся требования межгосударственных (ГОСТ), отраслевых (ОСТ) стандартов или технических условий (ТУ) на исходное сырье, изготовляемое вещество или материал. Показатели качества исходного сырья и материалов целесообразно привести в пояснительной записке в виде таблицы 1. Если существует возможность получения данного продукта из различных видов сырья, то следует провести сравнительный технико-экономический анализ и предложить оптимальное решение.
Таблица 1 - Характеристика сырья и материалов
Необходимо указать также основные физические и химические константы веществ (молярная масса, температуры превращений, плотность, энтальпия и т.д.). Кроме того должно быть дано достаточно подробное кристаллохимическое описание исходных минералов и получаемых веществ. 3.2.3 Операционное описание технологического процесса
В данном разделе дается описание технологической схемы производства, представленной в графической части бакалаврского или магистерского проекта на листе С6 - «Схема комбинированная общая». При этом, описание каждой стадии оформляется отдельным пунктом (подпунктом) с указанием позиции аппарата. После упоминания названия аппарата в круглых скобках указывается его позиция (номер, стоящий на схеме). Изображение оборудования на схеме должно быть выполнено согласно ГОСТ, указанному в Приложении 3 (табл. 3.1-3.11), нумерация материальных потоков согласно ГОСТ 14202-69 Приложение 7. Пример изображения схемы комбинированной общей приведен в Приложении 8. Из описания должно быть ясно направление движения материальных потоков по аппаратам и последовательность операций получения готового продукта. Кроме того необходимо указать режим их работы (время выдержки, допустимый температурный интервал содержимого реактора или аппарата, наличие давления или вакуума, частота вращения мешалки и т.д.). На схеме должны найти отражение те новшества, которые предлагает выпускник.
Черновой вариант технологической схемы целесообразно разработать в период производственной практики и обсудить его с заводскими специалистами. Расчетная часть
Данный раздел включает материальные и тепловые расчеты, расчет и подбор прогрессивного оборудования для выполнения различных операций (перемешивание, фильтрование, абсорбция, адсорбция, обжиг, сушка, измельчение, фасовка и т.д.), определение их количества, а также другие необходимые расчеты с целью подтверждения эффективности работы в заданных условиях.
Материальные расчеты Материальные расчеты проводятся на основе закона сохранения вещества с целью определения необходимого количества сырья и вспомогательных материалов; количества циркулирующих в процессе веществ; образующихся стоков и выбросов. Они позволяют установить: – расходные коэффициенты сырья на 1т готового продукта; – количество сырья и материалов, загружаемых в аппарат; – количество отходов, сточных вод и газовых выделений. В результате указанных расчетов получают исходные данные, необходимые для расчета основного и вспомогательного оборудования, а также технико--экономических показателей. Критерием правильности произведенных материальных расчетов является материальный баланс веществ или отдельных компонентов, участвующих в процессе и оформленный в таблице. Различают материальный баланс всего производства, отделения и отдельного аппарата. Основой для расчета баланса является уравнение химической реакции. Сначала необходимо определить часовую или суточную производительность отделения (цеха), при этом достоверно учитывать степень использования материалов и установить обоснованные величины потерь на разных стадиях производства (обычно их принимают по данным действующих предприятий). При непрерывном методе производства, как правило, составляется часовой материальный баланс, а при периодическом - суточный. В отдельных случаях основанием для материальных расчетов принимают 1 т используемого сырья или 1 т получаемой продукции. В расчетах конечная неувязка баланса допускается до 0,5 % (из-за округления чисел при расчетах). В качестве примера в табл. 2 и 3 представлен материальный баланс сжигания серного колчедана (основное вещество FeS2) в производстве серной кислоты·и варки гипса (СаSО4·2Н2О) в производстве алебастра.
Таблица 2 – Материальный баланс сжигания 1 т колчедана
Таблица 3 - Материальный баланс варки гипса
Необходимо также привести расчетные данные о потребности в сырье и материалах в смену, сутки, месяц и год. 3.3.1.1 Методика составления материального баланса Материальный баланс составляется отдельно на каждую стадию производства (далее на производство в целом). Материальный баланс предыдущих стадий используются далее для составления материальных балансов последующих стадий. Материальный баланс составляется на производство единицы целевого продукта (1 т твердого вещества; жидкости, 1 м3 газа и т.д.) На практике обычно сначала составляют материальный баланс производства целевого продукта из 1 т основного сырья. Далее пересчитывают баланс на производство 1 т целевого продукта. Дано: – производительность по сырью (с примесями) – Х1= 1000кг; – масса примесей основного сырья – ХП1 = 5 % – масса примесей вспомогательного сырья – ХП2 = 79 % Найти: выход целевого продукта (в кг и %); Решение: Записывают реакцию и уравнивают ее (суммы масс левой и правой частей должны быть равны).
Приход (расчет массы сырья в кг) 1.Масса основного сырья – серы (S) равна: Х1(S) = Х1 ∙ (100 – ХП1)/ 100 = 1000 кг ∙ (100 –5%) /100 % = 950 кг 2.Масса примесей основного сырья (техн. серы): Х1(Пр) = Х1 – Х1(S) = 1000 кг – 950 кг = 50 кг 3.Масса кислорода Х2(O2) равна: Х2(O2)= Х1(S) ∙ 2 ∙ МВ(O2 )/ МВ(S) = 950 кг ∙ 2∙ 16 г / 32 г = 950 кг 4.Масса вспомогательного сырья – воздуха (Х2) равна: Х2 = Х2(O2) ∙ 100 %/ (100 % – ХП2) = = 950 кг ∙ 100 % / (100 % – 79 %) = 4523,81 кг 5.Масса примесей воздуха (N2, CO2 и др. газы): Х2(Пр) = Х2 – Х2(O2) = 4523,81 кг – 950 кг = 3573,81 кг 6. Сумма масс реагирующих веществ (Х): Х (Р)= Х1(S) + Х2(O2) = 950 кг + 950 кг =1900 кг 7. Сумма масс примесей сырья (ХП): ХП = ХП1 + ХП2 = 50 кг + 3573,81 кг = 3623,81 кг 8. Сумма масс сырья (Х): Х = Х1 + Х2 = 1000 кг + 4523,81 кг =5523,81 кг Приход (расчет массы сырья в процентах) 9. Процент основного сырья – техн. серы: Х1% = Х1 ∙ 100 % / Х = 1000 кг ∙ 100% /5523,81 кг = 18,10 % 10. Процент серы (S): Х1(S)% = Х1(S) ∙ 100 % / Х = 950 кг ∙ 100% /5523,81 кг = 17,20 % 11. Процент примесей в технической сере: Х1(Пр) % = Х1(Пр) ∙ 100 % / Х = 50 кг ∙ 100% /5523,81 кг = 0,91 %
12. Процент вспомогательного сырья – воздуха: Х2% = Х2 ∙ 100 % / Х = 4523,81 кг ∙ 100% /5523,81 кг = 81,90 % 13. Процент кислорода (O2): Х2(O2)% = Х2(O2) ∙ 100 % / Х = 950 кг ∙ 100% /5523,81 кг = 17,20 % 14. Процент примесей в воздухе: Х2(Пр) % = Х2(Пр) ∙100 % / Х = 3573,81 кг ∙100% /5523,81 кг = 64,70% 15. Сумма масс сырья (Х%): Х% = Х1% + Х2% = 18,10 % +81,90 %= 1000 % Расход (расчет массы продуктов в кг) 16.Масса чистого оксида серы (SO2) равна: Y(SO2) = Х1(S) ∙ МВ(SO2 ) / МВ(S) = 950 кг ∙ 64 г / 32 г = 1900 кг 17.Масса примесей продукта: Y(Пр) = Х1(Пр) + Х1(Пр) = 50 кг + 3573,81 кг = 3623,81 кг 18.Масса продукта (печной газ): Y = Y(SO2) + Y(Пр) = 1900 кг +3623,81 кг = 5523,81 кг
Расход (расчет массы продуктов в процентах) 19. Процент продукта (печной газ): Y % =Y ∙ 100 % / Y = 5423,81 кг∙100% /5523,81 кг =100% 20. Процент чистого оксида серы (SO2): Y(SO2) % = Y(SO2) ∙ 100 % / Y = 1900 кг ∙ 100% /5523,81 кг = 34,40% 21. Процент примесей в продукте (печной газ): Y(Пр) % = Y(Пр) ∙ 100 % / Y = 3623,81 кг ∙ 100% /5523,81 кг = 65,60% 3.3.1.2 Расчет материального баланса в программе EXCEL Материальный баланс отдельной стадии производства в EXCEL представлен ниже на примере получения печного газа в производстве серной кислоты и производства в целом Пример 1. Составить материальный баланс отделения сжигания серы производства серной кислоты Н2SО4: S + О2 = S О2 Производительность: S (сырье) – 1000 кг Содержание примесей: в техн. сере – 5 % (тв. примеси); в атмосферном воздухе – 79 % (N2 и др. газы)
Отделение сжигания серы |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | Дано: Производительность по техн. сере (сырье), кг | 1000 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | Примеси: | в техн. сере (твердые примеси), % | 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 |
| в воздухе (N2, СО2 и др газы), % | 79 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 |
|
|
|
|
|
| Проверка уравнения | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 | Мв (су мма) | 32 | 32 |
| 64 |
|
| 0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | Мв, г |
| 32 | 32 |
| 64 |
|
| 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9 |
Реакция |
| S + | O2 | = | S O2 |
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица 1 - Материальный баланс | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
B | C | D | E | F | G | H | I | J | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
11 |
Приход |
Расход | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
12 |
Масса, кг | % |
Масса, кг | % | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
13 | Сырье | Сырье | Вещество | примеси |
|
Про- Дукты | Продукты | Компо- ненты | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
14 | 1.Техн. сера | 1000 |
|
| 18,1 | 1. Газ печной | 5524 |
| 100 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
15 | в т.ч. S |
| 950 |
| 17,2 | в т.ч.SO2 | 1900 | 34,4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
16 | примесь 1(тв) |
| 50 | 0,9 | примеси 1 (т) | 3624 | 0,9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
17 | 2. Воздух | 4524 |
|
| 81,9 | примеси (2) | 3574 | 64,7 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
18 | в т.ч. О2 |
| 950 |
| 17,2 |
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
19 | примесь 2 (N2 и др)
| 3574 | 64,7 |
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
20 | Cумма(кг) | 5524 | 1900 | 3624 |
| Cумма(кг) | 5524 | 5524 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
21 | Сумма(%) |
100 | Сумма(%) | 100 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Содержимое ячеек |
|
№ ячейки |
Приход, кг | Формула |
1.C14 | Исходная масса серы технической |
Дано) |
2. D15 | Масса необходимой чистой серы | =С14*(100-J4)/100 |
3.E16 | Масса примесей техн. серы | =С14-D15 |
4.D18 | Масса О2, реагирующего с серой | =D15*E7/D7 |
5.C17 | Масса атмосферного воздуха | =D18*100/(100-J5) |
6.E19 | Масса примесей воздуха (N2, СО2) | =C17-D18 |
7.C20 | Суммарная масса всего сырья | =CУММ(C14:C19) |
8.D20 | Масса реагирующих компонентов | =CУММ(D15:D19) |
9.E20 | Суммарная масса примесей | =CУММ(E16:E19) |
| Приход, % |
|
10. F14 | Процент технической серы (от массы всего сырья) | =С14*100/$C$20 |
11. F15 | Процент S в техн. сере | =D15*$F$21/$C$20 |
12. F16 | Процент примесей в техн. сере | =E16*100/$C$20 |
13. F17 | Процент воздуха (от массы сырья) | =C17*100/$C$20 |
14. F18 | Процент О2 в воздухе | =D18*100/$C$20 |
15. F19 | Процент примесей в воздухе | =E19*100/$C$20 |
F21 | Сумма процентов компонентов (100%) | = (F14+F17) |
|
Расход, кг |
|
17.I15 | Масса образовавшегося SO2 | =D15*G7/D7 |
18.I16 | Масса примесей техн. серы | =E16 |
19.I17 | Масса примесей воздуха | =E19 |
20.Н14 | Масса печного газа | =I15+I16+I17 |
21.H20 | Сумма продуктов | =CУММ(H14:H19) |
22.I20 | Сумма компонентов продуктов | =CУММ(I15:I20) |
| Расход, % |
|
23. J14 | Процент печного газа | =H14*100/Н20 |
24. J15 | Процент SО2 в печном газе | =I15*100/$Н$20 |
25. J16 | Процент примесей (из техн. серы) | =I16*100/$Н$20 |
26. J17 | Процент примесей (из воздуха) | =I17*100/$Н$20 |
J 21 | Сумма процентов компонентов(100%) | = J1 4 |
Пример 2. Составить материальный баланс
получения серной кислоты (Н2SО4) из 1 т технической серы
S + 1,5О2 + Н2О = Н2 S О4
Производительность: сера техн. (исходное сырье) – 1000 кг
Примеси: в техн. сере – 5 % (тв. примеси); в воздухе – 79 % (N2, СО2 и др.) в технической воде – 2 % (жидкие примеси)
1 | В | С | D | E | F | G | H | I | J | |||||||||||||
2 |
Производство серной кислоты | |||||||||||||||||||||
3 | Дано: Производительность по техн. сере (сырье), кг | 1000 | ||||||||||||||||||||
4 | Примеси: | 1-й компонент (сера техн.), % | 5 | |||||||||||||||||||
5 |
| 2-й компонент (воздух), % | 79 | |||||||||||||||||||
6 |
| 3-й компонент (воздух), % | 2 | |||||||||||||||||||
7 |
|
|
|
|
|
| Проверка уравнения | |||||||||||||||
8 | Мв (су мма) | 32 | 48 | 18 |
| 98 |
|
| 0 | |||||||||||||
9 | Мв, г | 32 | 32 | 18 |
| 98 |
|
| 16 | |||||||||||||
10 |
Реакция | S + | 1,5O2 + | Н2O | = | Н2 S O4 |
|
|
| |||||||||||||
Таблица 2.10 - Материальный баланс производства Н2 S O4 | ||||||||||||||||||||||
B | C | D | E | F | G | H | I | J | ||||||||||||||
11 |
Приход |
Расход | ||||||||||||||||||||
12 |
Масса, кг | % |
Масса, кг | % | ||||||||||||||||||
13 | Сырье | Сырье | Вещес- тво | примеси |
|
Про- Дукты | Про- дукты | Компо- ненты | ||||||||||||||
14 | 1.Техн.сера | 1000 |
| 12 | 1. СК | 2970 |
| 35,7 | ||||||||||||||
15 | в т.ч. S |
| 950 |
| 11,4 | в т.ч. Н2SO4 | 2909 | 34,9 | ||||||||||||||
16 | примесь 1(тв) | 50 | 0,6 | примеси 1 (т) | 50 | 0,6 | ||||||||||||||||
17 | 2. Воздух | 6786 |
| 81,5 | примеси 3 (ж) | 11 | 0,1 | |||||||||||||||
18 | в т.ч. О2 |
| 1425 |
| 17,1 | 2. Газы | 5361 |
| 64,4
| |||||||||||||
19 | примесь 2 (N2 и др) | 5361 | 64,4 | примеси 2 (г) | 5361 | 64,4 | ||||||||||||||||
20 | 3. Вода | 545 |
| 6,5 |
|
|
|
| ||||||||||||||
21 | в т.ч. Н2О |
| 534 |
| 6,4 |
|
|
|
| |||||||||||||
22 | примесь(ж) |
| 11 | 0,1 |
|
|
|
| ||||||||||||||
23 | Cумма, кг | 8331 | 2909 | 5422 |
| Cумма(кг) | 8331 | 8331 |
| |||||||||||||
24 | Сумма, % |
100 | Сумма(%) |
100 | ||||||||||||||||||
Тепловые расчеты
Тепловые расчеты выполняются на основе закона сохранения с целью:
– установления энергетических затрат или энергосъема для проведения
процесса;
– определения поверхностей охлаждения или нагрева аппаратов;
– расчета количества охлаждающих (холодная вода) или нагревающих реагентов (пар, горячая вода и т.д.).
При этом определяется также величина циркулирующих потоков, обусловливающих технологические параметры процесса, В
расчетах величины теплопотерь во внешнюю среду определяют исходя из наружной температуры стенки аппарата и табличных значений коэффициентов теплоотдачи, или их принимают по данным действующего предприятия. Правильность выполнения расчетов проверяется тепловым балансом. Пример теплового баланса, составленного с использованием данных материального баланса, представлен в табл. 4.
Методика материальных и тепловых расчетов некоторых основных производств неорганических веществ подробно освещена в [46].
При курсовом проектировании достаточно проводить тепловые расчеты для одного из отделений, в дипломном проекте необходимо приводить расчеты всего производства.
Таблица 4 — Тепловой баланс сжигания 1т колчедана
Приход | кДж | Расход | кДж |
1.С влажным колчеданом, | 13230 | 1.С огарком | 496000 |
в т.ч. | 2.С обжиговым газом, | 2512800 | |
с FeS2 | 9880 | 3.Теплопотери | 30100 |
с влагой колчедана | 3350 | 4.Теплота,используемая на получение пара | 2527570 |
2.С влажным воздухом | 54740 | ||
в т.ч. с сухим воздухом | 54000 | ||
в т.ч. с влагой воздуха | 740 | ||
3. От горения FeS2 | 5498500 | ||
Всего: | 5566470 | Всего: | 5566470 |
Таблица 5 — Тепловой баланс варки 1т гипсового камня
Приход | кДж | Расход | кДж |
1.С влажным гипсовым камнем | 13230 | 1.С алебастром | 496000 |
в т.ч. | 2.С паром | 2512800 | |
с сухим гипсом | 9880 | 3.Теплопотери | 30100 |
с влагой гипса | 3350 | 4.Теплота, используемая на получение пара | 2527570 |
2. От горения газа | 54740 | ||
Всего: | 55664 | Всего: | 556640 |
3.3.2.1 Методика составления теплового баланса
Баланс сохранения тепла условно можно записать так:
S (Q СЫРЬЕ + Q СРЕАКЦИИ) = S (Q ПРОДУКТЫ + Q ПОТЕРИ + Q ОТВОД),
где | QСЫРЬЕ – теплота, приходящая с сырьем; QРЕАКЦИИ – теплота, выделяемая при экзотермических реакциях (или поглощаемая при эндотермических реакциях); QПРОДУКТЫ – теплота, уходящая с продуктами; QПОТЕРИ – потери тепла в окружающую среду; QОТВОД – теплота, которую необходимо отводить (при экзотермических реакциях) или подводить (при эндо- реакциях). |
Q = m ∙ C ∙ t,
где | m – масса продукта (по данным материального баланса) С, Дж/моль∙К – теплоемкость (по справочным данным); T – температура сырья, оС). |
Пересчет молярной теплоемкости С (Дж/моль∙ к) в С*( Дж/кг∙ к):
С* (кДж/кг ∙ к) = С(Дж/моль ∙ к)/ МВ
где Мв- молярная масса вещества.
Методика составления теплового баланса
Прямая задача:
произвгодительность по сырью (с примесями)– Х1= 1000кг;
– масса примесей основного сырья – ХП1 = 5 %
– масса примесей вспомогательного сырья – ХП2 = 79 %
– температуры сырья – 20 оС
– температуры продуктов – 50 оС
– теплопотери – 30 %
– величины энтальпии – D Но298, кДж/моль (справочные данные);
– величины теплоемкости– С, Дж/моль ∙К ( справочные данные).
Сначала составляют материальный баланс (по методике, описанной выше).
Затем на основе материального баланса составляют тепловой баланс.
Записывают реакцию и уравнивают ее (суммы масс левой и правой частей должна быть равны).
Проверка уравнения: | |||||
МВ, (г) | 32 г | 2∙16 г | 64 г | (32+2 ∙16) – 64 = 0! | |
S + | О 2 | = | SО 2 | ||
Х1(S) | Х2(O2) | Y SО2) | |||
DНо298, | Теплота реакции, DНо(р), кДж | ||||
(кДж/моль) | 0 | 0 | -297,10 | -297,10 | |
СР 298 , (Дж/моль∙к) | 22,69 | 29,37 | 39,90 | ||
С*, (кДж/кг∙ к) | 0,709 | 0,918 | 0,623 |
Пересчитывают теплоемкость веществ по формуле:
С* = СР 298 ∙1000 / МВ ∙ 1000, кДж/кг∙ К
С* (S) = 22,69 ∙1000 / 32 ∙ 1000 = 0,709 кДж/кг ∙ К
С* ( О2 ) = 29,37 ∙1000 / 32 ∙ 1000 = 0,918 кДж/кг ∙ К
С* ( SО2 ) = 39,9 ∙1000 / 64 ∙ 1000 = 0,623 кДж/кг ∙ К
Приход (расчет тепла в кДж)
1.Тепло, приходящее с техн. серой:
Q(Х1)= m(Х1) ∙ C(Х1) ∙ t(Х1) =1000 ∙ 0,709 ∙20 = 14181 кДж
2.Тепло, приходящее с воздухом:
Q(Х2)= m(Х2) ∙ C(Х2) ∙ t(Х2) =1000 ∙ 0,918 ∙20 = 83040 кДж
3.Теплота реакции:
Q(р)= m(Х1) ∙ DНо(р) / МВ(S) =1000 ∙ (-297,1) ∙ 1000/32 = 9284375 кДж
4. Суммарное приходящее тепло:
S Q(пр) = Q(Х1) + Q(Х2) + Q(р) = 14181 + 83040 + 9284375 = 9381596кДж
Приход (расчет тепла в процентах)
5. Процент тепла, приходящего с технической серой:
Q(Х1)% =Q(Х1) ∙100 %/S Q=14181кДж ∙100% /9381596 кДж =0,15 %
6. Процент тепла, приходящего с воздухом:
Q(Х2)% =Q(Х2) ∙100 %/S Q=83040кДж ∙100% /9381596 кДж =0,88 %
7. Процент тепла, выделяющегося в ходе реакции:
Q(р)% =Q(р) ∙100 %/S Q= 9284375 кДж ∙100%/9381596 кДж=98,96%
8. Суммарное приходящее тепло в процентах:
SQ(пр)% = Q(Х1)% + Q(Х2)% + Q(р)% = 0,15% + 0,88%+98,96%=100%
Расход (расчет тепла в кДж)
9.Тепло, уходящее с печным газом:
Q(Y1)= m(Y1) ∙ C(Y1) ∙ t(Y1) =5524 ∙ 0,623 ∙1000 = 3443750 кДж
10. Потери тепла (принимаем, например, 20 %):
Q(потери)= S Q ∙20%/100% = 9381596 кДж∙20%/100%=1876319 кДж
11.Теплота, которую необходимо отводить:
Q(отв)= S Q–Q(Y1) -Q(потери) =9381596 - 3443750-1876319 = =4061527 кДж
12. Суммарное тепло S Q:
S Q = Q(Y1) + Q(потери) + Q(отв) = 3443750 + 1876319 + 4061527 = 9381596кДж
Расход (расчет тепла в процентах)
13. Процент тепла, уходящего с печным газом:
Q(Y1)% =Q(Y1) ∙100 %/S Q=3443750кДж ∙100% /9381596 кДж =36,7%
14. Процент потерь тепла, (задается), например, 20 %:
Q(потери)% =Q(потери)∙100 %/SQ=1876319кДж ∙100% /9381596 кДж =20%
15. Процент тепла, которую необходимо отводить:
Q(отв)% =Q(отв) ∙100 %/SQ=4061527кДж ∙100% /9381596 кДж =43,3%
16. Суммарное уходящее тепло в процентах:
S Q(ух)% =Q(Y1)%+Q(потери)%+Q(отв)% = 36,7%+20%+43,3%=100%
3.3.2.2 Расчет теплового баланса в программе EXCEL
Пример 3.
Составить тепловой баланс отделения сжигания серы производства серной кислоты Н2SО4 (CК)
S + О2 = S О2
Производительность: техн. сера (сырье) – 1000 кг
Содержание примесей: в техн. сере – 5 % (тв. примеси);
в атмосферном воздухе – 79 % (N2 и др. газы)
1 | В | С | D | E | F | G | H | I | J | |||||||||
2 |
Отделение сжигания серы
3
Дано: Производительность по техн. сере (сырье), кг
1000
4
Примеси:
в техн. сере (твердые примеси), %
5
5
в воздухе (N2, СО2 и др газы), %
79
6
Проверка уравнения
7
Мв (су мма)
32
32
64
0
8
Мв, г
32
32
64
0
9
Реакция
S +
O2
=
S O2
Таблица 1 - Материальный баланс
C
D
E
F
G
H
I
11
Приход
Расход
12
Масса, кг
%
Масса, кг
13
Сырье
Вещество
примеси
Про-
Дукты
Продукты
Компо-
ненты
14
1000
18,1
1. Газ
печной
5524
15
950
17,2
в т.ч.SO2
1900
16
примесь 1(тв)
50
0,9
примеси 1 (т)
50
17
4524
81,9
примеси 2 (г)
3574
18
950
17,2
19
примесь 2 (N2 и др)
3574
64,7
20
5524
1900
3624
Cумма(кг)
5524
5524
21
100
Сумма(%)
| B
|
||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-20; просмотров: 96; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.188.218.184 (0.76 с.) |