приход
|
кг/час
|
%
|
расход
|
кг/час
|
%
|
1) загружаемый расплав
2) Фтористые соли
|
364,69
5,47
|
98,5
1,5
|
1) магний-сырец
2) ШЭС
3) Шлам
4) Возгон
5) хлор
|
84,81
27,14
6,49
4,24
242,5
|
23,2
7,44
1,78
1,17
66,41
|
итого
|
370,16
|
100
|
итого
|
365,2
|
100
|
Тепловые расчеты
Уравнение расчета теплового баланса :
,
где: Qэл.эн - тепло, поступающее с электроэнергией постоянного тока;
QMgCI2 - тепло, поступающее с хлормагниевым сырьем;
Qразл. - расход тепла на разложение хлорида магния;
QMg - тепло, отводимое магнием;
QШЭС- тепло, отводимое ШЭС;
Qт.ш. – тепло, отводимое твердым шламом;
Qвозг. – тепло, отводимое возгонами;
Qсто - тепло, отводимое газами санитарно – технического отсоса ;
Qмат – расход тепла на нагрев и плавление вводимых материалов;
Qтп - тепло, отводимое с поверхностей электролизера;
Qв.охл. – тепло, отводимое водой
Приход тепла
Тепло, поступающее с электроэнергией постоянного тока
кВт (16)
где: I – сила тока, 230 кА
Uа-к – напряжение анод – катод, В
∆ UFe-AI –падение напряжения в катодном контакте железо- алюминий, В
∆ UCu-C –падение напряжения в анодном контакте медь-графит, В
Тепло, вносимое сырьем
ккал/ч (17)
где:
• α =242,6- тепло на нагрев до tпл. и теплота плавления, ккал/кг
• - количество хлорида магния, заливаемого в электролизер, кг/ч
=335,58кг/ч
• -удельная теплоемкость расплавленного хлорида магния, ккал/кг×0С;
= 0,234 ккал/кг∙0С;
720 0С - температура заливаемого сырья;
714 0С - температура плавления хлорида магния;
95,21кВт
Приход тепла = Qэл.эн +QMgCI2 (18)
Расход тепла
Расход тепла на разложение хлорида магния:
(19)
где: dH – тепловой эффект реакции разложения хлорида магния, ккал/кг,
dH = 6302 ккал/кг Mg,
Qразл = 630283,43/860=611,48 кВт
Тепло, выводимое магнием
QMg = qMg PMg/860, (20)
где q –теплосодержание Mg
q= 232,9+0,304(tэ-650)=232,9+0,304(666-651)=237,46ккал/кг
QMg = 237,4683,43/860 =23,04 кВт
Тепло, выводимое ШЭС
Qшэс= qшэс Pшэс/860, (21)
где qшэс-теплосодержание ШЭС, ккал/кг
Pшэс –количество ШЭС, кг/ч
qшэс = 227,8+0,243(tэ-650)=227,8+0,243(666-650)=231,7ккал/кг
Qшэс= 231,7 9,51/860=2,56кВт
Тепло, выводимое твердым шламом
Qтв.шл.= qтв.шл. Pтв.шл./860, (22)
где qтв.шл .-теплосодержание шлама, ккал/кг
Pтв.шл. – количество твердого шлама, кг/ч
qтв.шл. = 212,1+0,245(tэ-620)=212,1+0,245(666-620)=223,37ккал/кг
Qтв.шл.= 223,37 0,3/860=0,1кВт
Тепло, выводимое возгонами
Qвозг.= qвозг. Pвозг./860, (23)
где qвозг. .- теплосодержание возгонов, ккал/кг
Pвозг. – количество возгонов, кг/ч
qвозг. = 0,207(tа-20)=0,207(440-20)= 86,94ккал/кг
Qвозг. = 86,94×4,22/860=0,43кВт ,
Расход тепла на нагрев и плавление загружаемых материалов
- плавиковым шпатом:
Qпшк = 0,265(tэ – tпшк) + QРпшк, (24)
где: tэ и tпшк – температуры электролита и материала, 0С
Q – теплота плавления CaF2, 91,0 ккал/кг
Рпшк– количество ПШК, кг/ч Рпшк=0,084 кг/ч
Qпшк = 0,265× (666 – 20) + 91,00,084/860= 0,026 кВт
- хлорид натрия:
QNaCI =0,234(tэ – tNaCI.) +118,2РNaCI/860 (25)
где: tэ и tNaCI – температуры электролита и материала, 0С
118,2 – теплота плавления,. Ккал/кг,
0,234 ккал/кг*0С –теплоемкость ,
РNaCI– количество NaCI, кг/ч, РNaCI=0,92кг/ч
QNaCI =0,234 (666 – 20)+118,2 0,92/860 = 0,288 кВт
Тепло отводимое хлоргазом
ккал/ч (26)
где:
- количество хлора в хлоргазе – 233,61 кг/ч,
- удельная теплоемкость хлора в интервале температур
(tэ – tхл.г), - 0,118 ккал/кг×0С;
Р в – количество воздуха в хлоргазе, кг/ч:
(27)
где: =0,92 – объемная доля хлора в смеси,
Тепло, отводимое газами санитарно – технического отсоса
ккал/ч (28)
где: Vв – объем отводимых газов сантехотсоса, нм3/ч;
1,293 – плотность воздуха, кг/м3
tсто , tв – температура газов сантехотсоса и воздуха, 160 и 20 0C;
Св – теплоемкость воздуха, ккал/кг× 0C ;
ккал/кг·0С,
ккал/кг·0С
при Vв = 470 нм3/ч tсто =1600 С.
Тепло, отводимое водой
Qвод. = Vвод. × ρвод. × Cвод. × (tвых. - tвх.)/860, кВт (29)
где:
Vвод – расход воды в системе охлаждения электролизера, 18 нм3/ч;
ρ - плотность воды, 998кг/м3;
tвых. , tвход. – температура входящей и выходящей воды , 59,2 и 40,2 0C;
Св – теплоемкость воды, 1 ккал/кг× 0C ;
Qвод. = 18 × 998 × 1 × (59,2. - 40,2.)/860 = 397 кВт
Потери тепла поверхностями
Расчет производился по формулам для теплопотерь конвекцией и лучеиспусканием
Qк = К к S (t2- t0 ) (30)
Qл= (31)
где: Qк – конвективные тепловые потери, ккал/ч,
Qл – лучевые тепловые потери, ккал/ч,
к - коэффициент теплоотдачи конвекцией, ккал/ч,
= (32)
где: - коэффициент теплопроводности воздуха, ккал/м ч0С,
- коэффициент объемного расширения воздуха,
Pr – критерий Прандтля для воздуха,
v - коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2/сек.
T0 -температура окружающего воздуха, 0С,
tп - температура теплоотдающей поверхности, 0С,
k – коэффициент, учитывающий положение стенки.
Для стенки:
расположенной вертикально, k = 1,
горизонтальной, обращенной теплоотдающей поверхностью вверх, k = 1,3,
горизонтальной, обращенной теплоотдающей поверхностью вниз, k = 0,7,
пр – приведенная «степень черноты» системы,
1,2 – угловой коэффициент
С0 = 4,9610-6 ккал/м2 ч0С – постоянная Стефана – Больцмана.
Результаты расчетов тепловых потерь поверхностями электролизера приведены в таблице.
Таблица 5 - Теплопотери поверхностями электролизера №34
Теплоотдающие
|
tпов,
|
tвоз,
|
a
|
ε
|
С0
|
j
|
S,
|
Qк.л.,
|
Qк.л.,
|
поверхности
|
0С
|
0С
|
|
|
|
|
м2
|
кВт
|
ккал/ч
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
1.Продольная стенка без
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
катодных выводов, в том числе:
|
|
|
|
|
|
|
|
21,8
|
18757,7
|
1.1 верхний пояс жесткости(швел.)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- газовое пространство
|
83
|
22
|
4,8
|
0,8
|
3,97
|
0,93
|
2,29
|
2,4
|
2021,6
|
- расплав
|
93
|
22
|
5
|
0,8
|
3,97
|
0,9
|
2,29
|
2,7
|
2330,1
|
1.2 стенка по расплаву
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- собственно стенка
|
99
|
22
|
5,2
|
0,8
|
3,97
|
1
|
3,32
|
4,5
|
3840,6
|
-ребра вертикальные
|
95
|
22
|
5,1
|
0,8
|
3,97
|
0,4
|
1,06
|
0,8
|
676,3
|
-пояс жесткости(швеллер 1 н.)
|
66
|
22
|
4,3
|
0,8
|
3,97
|
1
|
2,63
|
2,2
|
1876,5
|
-пояс жесткости(швеллер 2 в.)
|
83
|
22
|
4,8
|
0,8
|
3,97
|
1
|
2,63
|
2,8
|
2439,1
|
1.3 стенка по футеровке (слева)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- собственно стенка
|
88
|
22
|
4,9
|
0,8
|
3,97
|
1
|
0,304
|
0,4
|
303,3
|
-ребра вертикальные
|
70
|
22
|
4,4
|
0,8
|
3,97
|
0,4
|
0,24
|
0,1
|
97,8
|
- швеллер (1-2)
|
65
|
22
|
4,3
|
0,8
|
3,97
|
1
|
0,484
|
0,4
|
340,3
|
- швеллер (верх)
|
70
|
22
|
4,5
|
0,8
|
3,97
|
1
|
0,419
|
0,4
|
320,7
|
1.4 стенка по футеровке (справа)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- собственно стенка
|
62
|
22
|
4,3
|
0,8
|
3,97
|
1
|
0,304
|
0,2
|
203,7
|
-ребра вертикальные
|
64
|
22
|
4,3
|
0,8
|
3,97
|
0,4
|
0,236
|
0,1
|
86,8
|
- швеллер (1-2)
|
55
|
22
|
4,1
|
0,8
|
3,97
|
1
|
0,484
|
0,3
|
287,9
|
- швеллер (верх)
|
61
|
22
|
4,2
|
0,8
|
3,97
|
1
|
0,419
|
0,3
|
275,6
|
1.5 подина прод. стен (футеровка)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- собственно стенка
|
45
|
22
|
3,9
|
0,8
|
3,97
|
1
|
5,21
|
3,0
|
2582,5
|
-ребра вертикальные
|
49
|
22
|
4
|
0,8
|
3,97
|
0,4
|
1,60
|
0,5
|
423,3
|
-ребра горизонтальные (вер.)
|
45
|
22
|
3,9
|
0,8
|
3,97
|
0,5
|
1,33
|
0,4
|
362,3
|
-ребра горизонтальные (низ)
|
37
|
22
|
3,5
|
0,8
|
3,97
|
0,5
|
1,33
|
0,3
|
289,3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Do'stlaringiz bilan baham: |