МАЭ РФ
ГосударственныйТехнологический ИнститутКафедра МАХПРАСЧЕТ БАРАБАННОЙ
ВРАЩАЮЩЕЙСЯПЕЧИ
ТиОСП080.11.01.00 РР
Преподаватель
_____________.
«______» _____________.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 барабаннойвращающейся печи…………………….14
Введение
Фтороводородзанимает большое значение в химической промышленности. Его используют как дляполучения фтора, фторидов различных металлов, искусственного криолита, так идля получения фторорганических соединений. Важную роль занимает фтороводород ватомной промышленности.
Впромышленных условиях фтороводород получают методом сернокислотногореагирования с флюоритом в барабанных вращающихся печах с электрическимобогревом или обогревом топочными газами.
Даннаяработа посвящена расчету барабанной вращающейся печи.
1 Цель расчета
Цельюданного расчета является закрепление теоретических навыков по курсу “Технологияи оборудование специальных производств” и применение их к конкретномуматериальному, тепловому балансу и определение конструктивных размеров печи.
2 Исходные данные
Исходные данные представлены в таблице 1
Таблица 1 – Исходныеданные 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, % 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 впроцессе
1)/>
2)/>
3)/>
4)/>
5)/>
6)/>
3 Расчеты
3.1 Материальныйбаланс процесса разложения
Учитывая состав плавиковогошпата, 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 избыткасерной кислоты,
/> кг/ч.
/>
где /> - степень разложения CaF2.
/> кг/ч,
Расход CaSO4
/> кг/ч,
Расход HF
/> кг/ч,
Непрореагировавший CaF2
/> кг/ч.
Составляем таблицу материального балансаэтой реакции
Таблица 2 – Материальный баланс Приход кг/ч Расход кг/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
76,39 Итого 2203,27 Итого 2203,26
3.1.2Расчет 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
3.1.3Расчет реакции 3
/>
/> кг/ч,
/> кг/ч,
/> кг/ч,
/> кг/ч,
/> кг/ч.
Составляем таблицу материального баланса
Таблица 4 – Материальный балансреакции Приход кг/ч Расход кг/ч
1 CaCO3
2 H2SO4(изб)
19
19,551
1 CaSO4
2 H2O
3 CO2
4 H2SO4(ост)
25,84
3,42
8,36
0,931 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 балансреакции Приход кг/ч Расход кг/ч
1 CaS
2 H2SO4(изб)
4
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 реакции5
/>
/> кг/ч,
/> кг/ч,
/> кг/ч,
/> кг/ч,
/> кг/ч.
Составляем таблицу материального баланса
Таблица 6 – Материальный балансреакции 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 Расчетреакции 6
/>
/> кг/ч,
/> кг/ч,
/> кг/ч,
/> кг/ч.
Составляем таблицу материального баланса
Таблица 7 – Материальныйбаланс реакции Приход кг/ч Расход кг/ч
1 Ca3(PO4)2
2 H2SO4(изб)
2
2,08
1 CaSO4
2 H3PO4
3 H2SO4(ост)
2,63
1,26
0,19 Итого 4,08 Итого 4,08
3.1.7 Материальныйбаланс всего процессаМатериальныйбаланс всего процесса представлен в таблице 8
Таблица 8 – Материальный баланс всегопроцесса 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
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
78,053 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=16997818Дж/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 =336396023,9Дж/ч.
Тепловой эффект реакцииопределяется по формуле:
DHреакц.= DHCaSO4 + 2DHHF — DHCaF2 — DHH2SO4;
DHреакц.= -1424 — 2×268,61 + 1214 + 811,3 = 64,08 кДж/моль.
Определимтепло реакции:
Qреакции = (950×64,08)/78 =780,46 кДж/ч,
/>
/>,
Qпотерь = 0,1×420627274,4=42062727,44 Дж/ч.
Полученные результатысведены в таблицу8.
Таблица8 – Тепловой баланс процесса разложенияПриход 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
3.3 Конструктивныйрасчёт
Конструктивныйрасчёт производим при помощи двух методов.
3.3.1Определение геометрических размеров при помощи эмпирических формул
Определимсуточную производительность:
/>
Диаметрбарабана:
/>
Длинабарабана:
/>
3.3.2Определение геометрических размеров при помощи отношения L/D
ЗадаёмсяL/D=10, L=10D.
Диаметрбарабана определим по формуле:
/>
/>
где t — время процесса разложения, 4часа;
rМ – плотность материала, 2431кг/м3;
j — коэффициент заполнения аппарата, 0,2.
/>
/>Тогда
L=10×1,34=13,4м.
ПринимаемD=1,4м и L=14м.
3.4 Определениемощности
Определимчисло оборотов барабана:
/>
/>
Принимаем n=0,1 об/с.
Мощностьдля вращения барабана:
N = 0,0013×D3×L×rCP×n×j;
N = 0,0013×1,43×14×2431×0,1×0,2 = 2,43кВт.