Расчет барабанной вращающейся печи
В 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. Фтороводород занимает большое значение в химической промышленности… Читать ещё >
Расчет барабанной вращающейся печи (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
МАЭ РФ.
Государственный Технологический Институт.
Кафедра МАХП.
РАСЧЕТ БАРАБАННОЙ.
ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ.
ТиОСП 080.11.01.00 РР.
Преподаватель.
_____________.
«______» _____________.
Студент группы.
_____________.
«_____» _____________.
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.
Фтороводород 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 данные.
Исходные данные представлены в таблице 1.
Таблица 1 — Исходные данные.
1 Состав плавикового шпата, %. 1.1 ФФ. 1.2 CaF2. 1.3 SiO2. 1.4 CaCO3. 1.5 CaS. 1.6 Ca3 (PO4)2. | 95Б. 95,0. 2,5. 1,9. 0,4. 0,2. | |
2 Состав серной кислоты, %. 2.1 H2SO4. 2.2 HF. 2.3 H2O. | 6,5. 0,5. | |
3 Избыток серной кислоты, %. | ||
4 Температура серной кислоты, 0С. | ||
5 Температура процесса, 0С. | ||
6 Время процесса, час. | ||
7 Степень разложения CaF2, %. | 98,6. | |
8 Производительность по плавикому шпату, т/час. | ||
Реакции протекающие в процессе.
1).
2).
3).
4).
5).
6).
3 Расчеты.
3.1 Материальный баланс процесса разложения.
Учитывая 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). | 1253,27. | 1 CaF2(ост). 2 CaSO4. 3 HF. 4 H2SO4(ост). | 13,3. 1633,22. 480,35. 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. | 33,3. | 1 SiF4. 2 H2O. | 43,3. | |
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). | 19,551. | 1 CaSO4. 2 H2O. 3 CO2. 4 H2SO4(ост). | 25,84. 3,42. 8,36. 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). | 5,708. | 1 CaSO4. 2 H2S. 3 H2SO4(ост). | 7,55. 1,88. 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 S. 2 SO2. 3 H2O. 4 H2SO4(ост). | 1,77. 3,54. 1,99. 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). | 2,08. | 1 CaSO4. 2 H3PO4. 3 H2SO4(ост). | 2,63. 1,26. 0,19. | |
Итого. | 4,08. | Итого. | 4,08. | |
3.1.7 Материальный баланс всего процесса.
Материальный баланс всего процесса представлен в таблице 8.
Таблица 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. | 1286,299. 33,3. | 1 HF. 2 SiF4. 3 H2O. 4 CO2. 5 SO2. 6 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 =16 233 600+370 650+311030+52 654+29884=16 997 818 Дж/ч,.
QРСК =144 456 635,2+3 884 112=148 340 747,2 Дж/ч,.
Qреакц.газа = 175 087 575 + 7 637 037 + 21 374 372,5 + 1 763 751 + 312 537,75 +.
+ 551 355 = 206 726 628,3 Дж/ч,.
Qотв.гипс = 305 804 768+2 857 505+341 050,5+273 92700,35 =336 396 023,9 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 = 0,1420 627 274,4=42 062 727,44 Дж/ч..
Полученные результаты сведены в таблицу8.
Таблица 8 — Тепловой баланс процесса разложения.
Приход. | Расход. | |||
Статьи прихода. | Дж/ч. | Статьи расхода. | Дж/ч. | |
1. Qфф. 2. Qрск. 3. Qэл.нагр.. | 148 340 747,2. 420 627 274,4. | 1. Qреак.газ. 2. Qотв.гипс. 3. Qреакции. 4. Qпотерь. | 206 726 628,3 336 396 023,9. 42 062 727,44. | |
Итого. | 585 965 839,6. | Итого. | 282 965 840,1. | |
3.3 Конструктивный расчёт.
Конструктивный расчёт производим при помощи двух методов.
3.3.1 Определение геометрических размеров при помощи эмпирических формул.
Определим суточную производительность:
Диаметр барабана:
Длина барабана:
3.3.2 Определение геометрических размеров при помощи отношения L/D.
Задаёмся 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.
Тогда.
L=101,34=13,4м.
Принимаем D=1,4 м и L=14м.
3.4 Определение мощности.
Определим число оборотов барабана:
Принимаем n=0,1 об/с.
Мощность для вращения барабана:
N = 0,0013D3LCPn;.
N = 0,00131,431424310,10,2 = 2,43кВт..
Заключение
.
В 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.
Павлов К.Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. — Л.: Химия, 1969.