Расчет барабанной вращающейся печи
МАЭ РФ Государственный Технологический Институт Кафедра МАХПРАСЧЕТ БАРАБАННОЙВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИТиОСП 080.11.01.00 РРПреподаватель _____________. «______» _____________. Студент группы _____________ «_____» _____________. Содержание Введение 3 1 Цель расчета 4 2 Данные для расчета 4 3 Расчеты 5 3.1 Материальный баланс процесса разложения 5 3.2 Тепловой баланс процесса разложения 9 3.3 Конструктивный расчет 10 3.4 Определение мощности 11 Заключение 12 Литература 13 Приложение А - Эскиз барабанной вращающейся печи…………………….14 ВведениеФтороводород занимает большое значение в химической промышленности. Его используют как для получения фтора, фторидов различных металлов, искусственного криолита, так и для получения фторорганических соединений. Важную роль занимает фтороводород в атомной промышленности. В промышленных условиях фтороводород получают методом сернокислотного реагирования с флюоритом в барабанных вращающихся печах с электрическим обогревом или обогревом топочными газами. Данная работа посвящена расчету барабанной вращающейся печи. 1 Цель расчета Целью данного расчета является закрепление теоретических навыков по курсу “Технология и оборудование специальных производств” и применение их к конкретному материальному, тепловому балансу и определение конструктивных размеров печи. 2 Исходные данныеИсходные данные представлены в таблице 1Таблица 1 - Исходные данные |
| 1 Состав плавикового шпата, %1.1 ФФ1.2 CaF21.3 SiO21.4 CaCO31.5 CaS 1.6 Ca3 (PO4)2 | 95Б95,02,51,90,4 0,2 | | | 2 Состав серной кислоты, %2.1 H2SO42.2 HF 2.3 H2O | 936,5 0,5 | | 3 Избыток серной кислоты, % | 5 | | 4 Температура серной кислоты, 0С | 80 | | 5 Температура процесса, 0С | 250 | | 6 Время процесса, час | 4 | | 7 Степень разложения CaF2, % | 98,6 | | 8 Производительность по плавикому шпату, т/час | 1 | | |
Реакции протекающие в процессе1)2)3)4)5)6) 3 Расчеты3.1 Материальный баланс процесса разложенияУчитывая состав плавикового шпата, определим расход каждого химического соединения: кг/ч; кг/ч; кг/ч; кг/ч; кг/ч. 3.1.1 Расчет реакции 1 Расход серной кислоты с избытком где - коэффициент избытка серной кислоты, кг/ч. где - степень разложения CaF2. кг/ч, Расход CaSO4 кг/ч, Расход HF кг/ч, Непрореагировавший CaF2 кг/ч. Составляем таблицу материального баланса этой реакции Таблица 2 - Материальный баланс |
Приход | кг/ч | Расход | кг/ч | | | 1 CaF2 2 H2SO4(изб) | 950 1253,27 | 1 CaF2(ост)2 CaSO43 HF 4 H2SO4(ост) | 13,31633,22480,35 76,39 | | Итого | 2203,27 | Итого | 2203,26 | | |
3.1.2 Расчет реакции 2 кг/ч, кг/ч, кг/ч.Составляем таблицу материального баланса Таблица 3 - Материальный баланс |
Приход | кг/ч | Расход | кг/ч | | | 1 SiO2 2 HF | 25 33,3 | 1 SiF4 2 H2O | 43,3 15 | | Итого | 58,3 | Итого | 58,3 | | |
3.1.3 Расчет реакции 3 кг/ч, кг/ч, кг/ч, кг/ч, кг/ч.Составляем таблицу материального баланса Таблица 4 - Материальный баланс реакции |
Приход | кг/ч | Расход | кг/ч | | | 1 CaCO3 2 H2SO4(изб) | 19 19,551 | 1 CaSO42 H2O3 CO2 4 H2SO4(ост) | 25,843,428,36 0,931 | | Итого | 38,551 | Итого | 39,551 | | |
3.1.4 Расчет реакции 4 кг/ч, кг/ч, кг/ч, кг/ч.Составляем таблицу материального баланса Таблица 5 - Материальный баланс реакции |
Приход | кг/ч | Расход | кг/ч | | | 1 CaS 2 H2SO4(изб) | 4 5,708 | 1 CaSO42 H2S 3 H2SO4(ост) | 7,551,88 0,272 | | Итого | 9,708 | Итого | 9,708 | | |
3.1.5 Расчет реакции 5 кг/ч, кг/ч, кг/ч, кг/ч, кг/ч.Составляем таблицу материального баланса Таблица 6 - Материальный баланс реакции |
Приход | кг/ч | Расход | кг/ч | | | 1 H2S 2 H2SO4(изб) | 1,88 5,69 | 1 S2 SO23 H2O 4 H2SO4(ост) | 1,773,541,99 0,27 | | Итого | 7,57 | Итого | 7,57 | | |
3.1.6 Расчет реакции 6 кг/ч, кг/ч, кг/ч, кг/ч.Составляем таблицу материального баланса Таблица 7 - Материальный баланс реакции |
Приход | кг/ч | Расход | кг/ч | | | 1 Ca3(PO4)2 2 H2SO4(изб) | 2 2,08 | 1 CaSO42 H3PO4 3 H2SO4(ост) | 2,631,26 0,19 | | Итого | 4,08 | Итого | 4,08 | | |
3.1.7 Материальный баланс всего процессаМатериальный баланс всего процесса представлен в таблице 8Таблица 8 - Материальный баланс всего процесса|
Приход | Расход | | Статьи прихода | кг/ч | Статьи расхода | кг/ч | | | 1CaF2 2 SiO2 3 CaCO3 4 CaS 5 Ca3(PO4)2 6 H2SO4 7 HF | 9502519421286,29933,3 | 1 HF2 SiF43 H2O4 CO25 SO26 S 7 CaSO4 8 CaF2 9 H3PO4 10 H2SO4(ост) | 480,35 43,3 20,41 8,36 3,54 1,77 1669,24 13,3 1,26 78,053 | | Итого | 2319,599 | Итого | 2319,583 | | |
3.2 Тепловой расчет Уравнение теплового баланса;;Приход: Дж/ч, Дж/ч, Дж/ч, Дж/ч, Дж/ч, Дж/ч, Дж/ч,Расход: Дж/ч,Дж/ч, Дж/ч, Дж/ч, Дж/ч, Дж/ч, Дж/ч, Дж/ч, Дж/ч, Дж/ч,QФФ =16233600+370650+311030+52654+29884=16997818 Дж/ч,QРСК =144456635,2+3884112=148340747,2 Дж/ч, Qреакц.газа = 175087575 + 7637037 + 21374372,5 + 1763751 + 312537,75 ++ 551355 = 206726628,3 Дж/ч,Qотв.гипс = 305804768+2857505+341050,5+27392700,35 =336396023,9 Дж/ч.Тепловой эффект реакции определяется по формуле:Hреакц. = HCaSO4 + 2HHF - HCaF2 - HH2SO4;Hреакц. = -1424 - 2268,61 + 1214 + 811,3 = 64,08 кДж/моль.Определим тепло реакции:Qреакции = (95064,08)/78 =780,46 кДж/ч,,Qпотерь = 0,1420627274,4=42062727,44 Дж/ч.Полученные результаты сведены в таблицу8.Таблица 8 - Тепловой баланс процесса разложения|
Приход | Расход | | Статьи прихода | Дж/ч | Статьи расхода | Дж/ч | | | 1. Qфф2. Qрск 3. Qэл.нагр. | 16997818148340747,2 420627274,4 | 1. Qреак.газ2. Qотв.гипс3. Qреакции 4. Qпотерь | 206726628,3 336396023,9780460 42062727,44 | | Итого | 585965839,6 | Итого | 282965840,1 | | |
3.3 Конструктивный расчётКонструктивный расчёт производим при помощи двух методов.3.3.1 Определение геометрических размеров при помощи эмпирических формулОпределим суточную производительность:Диаметр барабана:Длина барабана:3.3.2 Определение геометрических размеров при помощи отношения L/DЗадаёмся L/D=10, L=10D.Диаметр барабана определим по формуле:где - время процесса разложения, 4часа;М - плотность материала, 2431кг/м3; - коэффициент заполнения аппарата, 0,2.ТогдаL=101,34=13,4м.Принимаем D=1,4м и L=14м.3.4 Определение мощностиОпределим число оборотов барабана:Принимаем n=0,1 об/с.Мощность для вращения барабана:N = 0,0013D3LCPn;N = 0,00131,431424310,10,2 = 2,43кВт.ЗаключениеВ результате проделанной работы были составлены материальный и тепловой балансы процесса разложения плавикового шпата, а также определено необходимое количество тепла на нагрев материала. Определены геометрические размеры барабанной вращающейся печи, а так же мощность, затрачиваемая на вращение барабана и число оборотов барабана. Литература Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 1969.
|
|
|
