 |
Расчет количества и состава плава глауберовой соли
|
|
|
|
Количество глауберовой соли, поступающей в плавильный котел:
4047,68 кг/ч Na2SO4 * 10 H2O (см. Расчеты 3.1.),
в нем кристаллизированной воды – 2262,68 кг/ч и
безводного сульфата натрия 4047,68 – 2262,68 = 1785 кг/ч,
что составляет:
Na2SO4 – 
= 0,4410, или 44,10 % масс
H2O - 
= 0,5590, или 55,90% масс.
Объем плава:
= 2,778 м3/ч
где 1457 кг/м3 – плотность 44,10% - ного раствора Na2SO4 [6]
Объем плава глауберовой соли с учетом разбавления плава водой в соотношении 1:2:
2,778 * 3 = 8,334 м3/ч
3.2.4. Объем добавленной воды:
2,778 * 2 = 5,556 м3/ч
Расчет расхода топлива
Тепло на участке кристаллизации расходуется в виде пара с давлением 3 кгс/см2 (0,3 МПа) на следующие цели:
Ø работа пароструйных насосов установок кристаллизации глауберовой соли (в работе 2 аппарата);
Ø на плавление глауберовой соли в плавильных топках (в работе 4 аппарата);
Ø в вакуум - испарителях – кристаллизаторах (5 в работе);
Ø работа пароструйных насосов испарителей – кристаллизаторов (5 в работе).
Исходные данные:
1. температура кристаллов глауберовой соли на выходе из центрифуг – 7,50С;
2. температура воды, подаваемой на разбавление плава в плавильный котел - 200С;
3. масса плавильного котла – 350 кг;
4. масса тепловой изоляции котла – 1000 кг.
Согласно технического паспорта на кристаллизационную установку расход пара давлением 3,0 кгс/см2 (0,3 МПа) и теплосодержанием 518,0 ккал/кг составляет 740,0 кг/г на 1 установку. При работе 2-х установок (1 резервная) с учетом 10 % потерь тепло расход тепла составляет:
Q1=740*518*1,1*2=843304 Ккал/ч
Расход тепла на плавление глауберовой соли
Расход тепла на нагрев кристаллов от t’н = 7,50 С до t’к = 500 С.
Q2’ = m2’c2’(t’k-t’н) = 4047.68 * 0.108 * (50-7.5) = 18578.9 Ккал/ч
|
|
|
m2‘ – масса кристаллов Na2SO4 * 10 H2O кг/ч
c2´ - теплоемкость кристаллов, ккал/кг*град
c2´ = 34,9 
= 
= 0,108 
[6]
322 – молекулярная масса Na2SO4 * 10 H2O кг/кмоль
Расход тепла на нагрев воды:
Q2´´ = m2´´c2´´(tk´´ - tн´´) = 5556 * 1(50-20) = 166680 ккал/ч
Расход тепла на плавление глауберовой соли:
Q2´´ = 4047*18,106 = 79287,3 ккал/ч
где 18,106 ккал/кг – теплота кристаллизации Na2SO4 * 10 H2O [6]
Расчет тепла на нагрев аппарата
Q2´´= G2cIV ∆t * n = 3500*0,11(50-20)*4= 46200 ккал/ч
G2- масса плавильного котла, кг
cIV - теплоемкость стали, ккал/кг*град
n – количество котлов в работе.
Расчет тепла на нагрев изоляции котла:
Q2v = Gvcv * ∆t * n = 1000 * 0,3 * (50-20)*4= 36000 ккал/ч
Потери тепла поверхностью изоляции котла (при коэффициенте теплопередачи К = 0,9 ккал/м2*ч*град
Q2vi = 0,9*5,5*10*4 = 198 ккал/ч
Общий расход тепла на плавление глауберовой соли:
Q2 = Q2I + Q2II + Q2III + Q2VI + Q2V + Q2VI = 18578,9 + 166680+73287,3+46200+36000+198 = 340944,2 ккал/ч
Расход тепла на работу струйных насосов. Согласно технического паспорта на испаритель - кристаллизатор на один аппарат расходуется пара с давлением 3кгс/см2 (0,3Мпа) и теплосодержанием 518,0 ккал/кг – 80 кг/ч
При работе 5 аппаратов расход пара составляет 80 * 5 = 400 кг/ч, или с учетом 10% потерь в виде тепла расход равен:
Q3I = 518 * 400 * 1,1 = 227920 ккал/ч
Расход тепла на испарение влаги из раствора.
Количество испаряемой влаги до состояния насыщения при 500С равно 80 кг/м3 раствора (данные производства), или
mII = 8 * 8,334 = 667,72 кг/ч
Расход тепла на испарение равен:
Q3II = mII rII = 667,72 * 
= 379 277,7 ккал/ч;
где rII – удельная теплота при 50оС, ккал/ч. [8]
Расход тепла при кристаллизации Na2SO4
Q3´´´ = m´´´q´´´ = 1785*3,239= 5781,6 ккал/ч,
где 
m´´´ - масса кристаллизующейся Na2SO4, кг/ч
q´´´ - удельная теплота кристаллизации Na2SO4, ккал/кг;
q´´´ = 1927 
= 
= 9,239 ккал/кг
|
|
|
142 – молекулярная масса Na2SO4, кг/кмоль
Расход тепла на нагревание 5 аппаратов
Q3IV = m IVc IV(tk – tн) n = 7500 * 0.11(50-20)*5 = 123750 ккал/ч
Расход тепла на нагрев изоляции:
Q 3v = G3 vcv (tk – tн) n = 1200 * 0,3 (50-20) * 5= 54000 ккал/ч
Расход тепла на потери поверхностью аппаратов:
Q3VI = k * F ∆t * n = 0,9 * 8,3 * 10 * 5 = 373,5 ккал/ч
где F – поверхность 1 аппарата, м2
Общий расход тепла на кристаллизацию Na2SO4
Q3 = Q3I + Q3II + Q3III + Q3VI + Q3V + Q3VI = 227920 + 379277,7 + 5781,6 + 123750 + 54000 + 373,5 = 791 102,8 ккал/ч
Расход тепла по участку:
Q = Q1 + Q2 + Q3 = 843304 + 340944,2 + 791 102,8 = 1975351 ккал/ч
Расчет потребного оборудования и производственных площадей
|
|
|
