Задача 31. Материальный баланс процесса очистки воздуха.

Составить материальный баланс процесса очистки воздуха в аспирационно-технологической установке АТУ – 33/36 от пыли TiO ₂. Система аспирации состоит из двух стадий: первая – циклон СИОТ, вторая – цепной фильтр. Исходные данные для расчета

Таблица 2

Наименование параметра	Величина
Расчетная производительность по запыленному газу (воздуху) V см, м^3/ч	8700
Запыленность газа z см, кг/м^3	0,00937
Массовая доля твердой фазы в запыленном газе x ос, %	0,08
Плотность угольной пыли ρу, кг/м^3	1400
Плотность пыли TiO 2 ρт, кг/м^3	4250
Разрежение на входе запыленного воздуха в фильтр ρ2, Па	600
Рабочая температура t, ºС	20
Степень очистки воздуха η, %	97,9

 

Уравнение материального баланса для данной системы может быть представлено в виде

где G _см – количество исходной смеси (запыленного газа);

G _г – количество очищенного газа;

G _ос – количество получаемого осадка (пыли).

Известно, что запыленность газа z _см=0,00937 кг/м³. Тогда, зная производительность установки и секундный объемный расход запыленного газа, можно определить количество осадка

где  - средний секундный объемный расход запыленного газа,

,

где  - секундные объемные расходы запыленного газа на первой и второй стадиях очистки соответственно.

Секундный объемный расход запыленного газа на первой стадии очистки (для циклона):

,

где  – плотность воздуха в циклоне

,

где М _с.в – молярная масса воздуха, М _с.в =29 Моль,

V ₀ – объем, занимаемый 1 Моль воздуха, V ₀=22,4,

кг/м³;

м³/с.

Определим секундный объемный расход запыленного газа при заданной температуре на второй стадии очистки (для фильтра)

где V _0г – начальный расход запыленного газа, ,

Т _г – расчетная температура газа,

 – барометрическое давление, ,

.

.

 кг/с.

Плотность смеси определим по формуле

,

откуда

.

Примем в качестве плотности газа среднее значение между его плотностью в циклоне и плотностью в фильтре

.

Плотность воздуха в фильтре:

,

где  - плотность воздуха, при температуре t =0ºC=273 К и барометрическом давлении Р _бар= P = 101308 Па ,

 - плотность воздуха при температуре t =20ºC=293 К и давлении

P = P ₁ = 600 Па

.

 кг/м³.

Зная плотность угольной пыли  и плотность TiO ₂  и учитывая тот факт, что при восстановительной плавке на 1 тонну концентрата приходится 150 кг угля, получаем, что в 100 % шихты содержится 87% концентрата и 13% угля. Тогда плотность частицы будет определяться по формуле:

,

откуда

.

Тогда

кг/м³

Зная плотность смеси, определим ее количество

 кг/с.

Из уравнения материального баланса найдем количество очищенного газа

кг/с.

Определив расходы веществ на процесс осаждения, составляем сводную таблицу материального баланса процесса

Таблица 3

Материальный баланс

Приход, кг/с	Расход, кг/с
1. Запыленный газ на входе в установку G см = 2,935	1. Очищенный газ на выходе из установки G г= 2,915 2. Пыль G ос=0,02
Итого:               2,935	2,935