Cuptor Rotativ
-
Upload
cristinagurschi -
Category
Documents
-
view
46 -
download
0
Transcript of Cuptor Rotativ
![Page 1: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/1.jpg)
МАЭ РФ
Государственный Технологический Институт
Кафедра МАХП
РАСЧЕТ БАРАБАННОЙ
ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ
ТиОСП 080.11.01.00 РР
Преподаватель
_____________.
«______» _____________.
Студент группы
_____________
«_____» _____________.
![Page 2: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/2.jpg)
![Page 3: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/3.jpg)
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
![Page 4: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/4.jpg)
Введение
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.
![Page 5: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/5.jpg)
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.
![Page 6: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/6.jpg)
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
93
6,5
0,5
3 Избыток серной кислоты, % 54 Температура серной кислоты, 0С 805 Температура процесса, 0С 2506 Время процесса, час 47 Степень разложения CaF2, % 98,68 Производительность по плавикому шпату, т/час 1
Реакции протекающие в процессе
1)HFCaSOSOHCaF 24422
2)OHSiFHFSiO 242 24
3)224423 COOHCaSOSOHCaCO
4)SHCaSOSOHCaS 2442
5)OHSOSSOHSH 22422 2
![Page 7: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/7.jpg)
6)43442243 333)( POHCaSOSOHPOCa
![Page 8: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/8.jpg)
3 Расчеты
3.1 Материальный баланс процесса разложения
Учитывая состав плавикового шпата, определим расход каждого
химического соединения:
9502
CaFG кг/ч; 252SiOG кг/ч; 19
3CaCOG кг/ч; 4CaSG кг/ч; 2
243 )( POCaG кг/ч.
3.1.1 Расчет реакции 1
401364
9842
782 2HFCaSOSOHCaF
Расход серной кислоты с избытком
,2
42
242
CaF
SOHCaFSOH M
MGG
где 05,1 - коэффициент избытка серной кислоты,
27,125305,178
98950)(42
избSOHG кг/ч.
,2
42
24242 )()( CaF
SOHCaFизбSOHостSOH M
MGGG
где 986,0 - степень разложения CaF2.
39,76986,078
9895027,1253)(42
остSOHG кг/ч,
Расход CaSO4
![Page 9: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/9.jpg)
22,1633986,078
136950
2
4
24
CaF
CaSOCaFCaSO M
MGG
кг/ч,
Расход HF
35,480986,078
40950
2
2
CaF
HFCaFHF M
MGG
кг/ч,
Непрореагировавший CaF2
3,13)986,01(950)1(22 )( CaFостCaF GG кг/ч.
Составляем таблицу материального баланса этой реакции
Таблица 2 – Материальный баланс
Приходкг/ч
Расходкг/ч
1 CaF2
2 H2SO4(изб)
950
1253,27
1 CaF2(ост)
2 CaSO4
3 HF
4 H2SO4(ост)
13,3
1633,22
480,35
76,39Итого 2203,27 Итого 2203,26
3.1.2 Расчет реакции 2
362
1044
80602 24 OHSiFHFSiO
3,3360
8025
2
2
SiO
HFSiOHF M
MGG
кг/ч,
3,4360
10425
2
4
24
SiO
SiFSiOSiF M
MGG
кг/ч,
1560
3625
2
2
22
SiO
oHSiOOH M
MGG
кг/ч.
Составляем таблицу материального баланса
![Page 10: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/11.jpg)
Таблица 3 – Материальный баланс
Приходкг/ч
Расходкг/ч
1 SiO2
2 HF
25
33,3
1 SiF4
2 H2O
43,3
15Итого 58,3 Итого 58,3
3.1.3 Расчет реакции 3
442
182
1364
9842
1003 COOHCaSOSOHCaCO
551,1905,1100
9819
3
42
342 )( CaCO
SOHCaCOизбSOH M
MGG
кг/ч,
84,25100
13619
3
4
34
CaCO
CaSOCaCOCaSO M
MGG
кг/ч,
36,8100
4419
3
2
32
CaCO
COCaCOCO M
MGG
кг/ч,
42,3100
1819
3
2
32
CaCO
OHCaCOOH M
MGG
кг/ч,
931,0100
9819551,19
3
42
34242 )()( CaCO
SOHCaCOизбSOHостSOH M
MGGG
кг/ч.
Составляем таблицу материального баланса
Таблица 4 – Материальный баланс реакции
Приходкг/ч
Расходкг/ч
1 CaCO3
2 H2SO4(изб)
19
19,551
1 CaSO4
2 H2O
3 CO2
4 H2SO4(ост)
25,84
3,42
8,36
0,931Итого 38,551 Итого 39,551
![Page 12: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/12.jpg)
3.1.4 Расчет реакции 4
342
1864
9842
72SHCaSOSOHCaS
708,505,172
98442
42 )( CaS
SOHCaSизбSOH M
MGG
кг/ч,
55,772
13644
4
Cas
CaSOCaSCaSO M
MGG
кг/ч,
88,172
3442
2
CaS
SHCaSSH M
MGG
кг/ч,
272,0105,172
984142
42 )( CaS
SOHCaSостSOH M
MGG
кг/ч.
Составляем таблицу материального баланса
Таблица 5 – Материальный баланс реакции
Приходкг/ч
Расходкг/ч
1 CaS
2 H2SO4(изб)
4
5,708
1 CaSO4
2 H2S
3 H2SO4(ост)
7,55
1,88
0,272Итого 9,708 Итого 9,708
3.1.5 Расчет реакции 5
362
642
329842
342 2 OHSOSSOHSH
69,505,134
9888,1
2
42
242 )( SH
SOHSHизбSOH M
MGG
кг/ч,
77,134
3288,1
2
2
SH
SSHS M
MGG
кг/ч,
![Page 13: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/13.jpg)
54,334
6488,1
2
2
22
SH
SOSHSO M
MGG
кг/ч,
27,0105,134
9888,11
2
42
242 )( SH
SOHSHостSOH M
MGG
кг/ч,
99,134
3688,1
2
2
22
SH
OHSHOH M
MGG
кг/ч.
Составляем таблицу материального баланса
Таблица 6 – Материальный баланс реакции
Приходкг/ч
Расходкг/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
0,27Итого 7,57 Итого 7,57
3.1.6 Расчет реакции 6
19643
4084
29442
31043 333( POHCaSOSOHPOCa
99,105,1310
2942
243
42
24342
)()()(
POCa
SOHPOCaизбSOH M
MGG
кг/ч,
63,2310
4082
243
4
2434
)()(
POCa
CaSOPOCaCaSO M
MGG
кг/ч,
26,1310
1962
243
43
24343
)()(
POCa
POHPOCaPOH M
MGG
кг/ч,
095,0105,1310
2942)1(
243
42
24342
)()()(
POCa
SOHPOCaостSOH M
MGG
кг/ч.
Составляем таблицу материального баланса
![Page 14: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/14.jpg)
Таблица 7 – Материальный баланс реакции
Приходкг/ч
Расходкг/ч
1 Ca3(PO4)2
2 H2SO4(изб)
2
2,08
1 CaSO4
2 H3PO4
3 H2SO4(ост)
2,63
1,26
0,19Итого 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 приходакг/ч
Статьи расходакг/ч
1CaF2
2 SiO2
3 CaCO3
4 CaS
5 Ca3(PO4)2
6 H2SO4
7 HF
950
25
19
4
2
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
78,053Итого 2319,599 Итого 2319,583
3.2 Тепловой расчет
Уравнение теплового баланса
расхприх QQ ;
![Page 15: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/15.jpg)
.. РЕАКПОТГИПСГАЗРЕАКЭЛPCKФФ QQQQQQQ ;
Приход:
16233600204,854950222
HCaFCaFCaF tcGQ Дж/ч,
370650203,74125222
HSiOSiOSiO tcGQ Дж/ч,
311030205,81819333
HCaCOCaCOCaCO tcGQ Дж/ч,
52664203,6584 HCaSCaSCaS tcGQ Дж/ч,
29884201,7472243243243 )()()( HPOCaPOCaPOCa tcGQ Дж/ч,
2,144456635808,14033,1286424242
HSOHSOHSOH tcGQ Дж/ч,
38841128014583,33 HHFHFHF tcGQ Дж/ч,
Расход:
175087575250145835,480 KHFHFHF tcGQ Дж/ч,
5,76370372505,7053,43444
KSiFSiFSiF tcGQ Дж/ч,
5,21374372250418941,20222
KOHOHOH tcGQ Дж/ч,
17637512509,84336,8222
KCOCOCO tcGQ Дж/ч,
75,3125372503,70677,1 KSSS tcGQ Дж/ч,
55135525062354,3222
KSOSOSO tcGQ Дж/ч,
3058047682508,73224,1669444
KCaSOCaSOCaSO tcGQ Дж/ч,
28575052504,8593,13222
KCaFCaFCaF tcGQ Дж/ч,
5,3410502507,108226,1434343
KPOHPOHPOH tcGQ Дж/ч,
35,273927002508,1403053,78424242
KSOHocmSOHSOH tcGQ 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,
![Page 16: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/16.jpg)
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,
;3,01
..
рскффреакциигипсотвгазареакц
нагр
QQQQQQ
чДжQнагр /4420627274,1,01
2,148340747169978187804609,3363960233,206726628
,
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. Qфф
2. Qрск
3. Qэл.нагр.
16997818
148340747,2
420627274,4
1. Qреак.газ
2. Qотв.гипс
3. Qреакции
4. Qпотерь
206726628,3 336396023,9
780460
42062727,44
Итого 585965839,6 Итого 282965840,1
![Page 17: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/17.jpg)
3.3 Конструктивный расчёт
Конструктивный расчёт производим при помощи двух методов.
3.3.1 Определение геометрических размеров при помощи
эмпирических формул
Определим суточную производительность:
./67,551000
6,231924
1000
24суткит
GGT
Диаметр барабана:
.78,167,554542,04542,0 34,034,0 мGD T
Длина барабана:
.53,167,5559,259,2 447,0447,0 мGL T
3.3.2 Определение геометрических размеров при помощи отношения
L/D
Задаёмся L/D=10, L=10D.
Диаметр барабана определим по формуле:
,5,2
3
mannV
D
,
M
mann
GV
где - время процесса разложения, 4часа;
М – плотность материала, 2431кг/м3;
- коэффициент заполнения аппарата, 0,2.
![Page 18: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/18.jpg)
,08,192,02431
46,2319 3мV mann
.34,15,2
08,193 мD
Тогда
L=101,34=13,4м.
Принимаем D=1,4м и L=14м.
3.4 Определение мощности
Определим число оборотов барабана:
;13,006,0
Dn
./11,005,04,1
13,006,0собn
Принимаем n=0,1 об/с.
Мощность для вращения барабана:
N = 0,0013D3LCPn;
N = 0,00131,431424310,10,2 = 2,43кВт.
![Page 19: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/19.jpg)
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.
![Page 20: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/20.jpg)
Литература
Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу
процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1969.
![Page 21: Cuptor Rotativ](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022042509/577c7d5b1a28abe0549e751e/html5/thumbnails/21.jpg)
15000
1500