Учебный план по дисциплине «Технологические процессы и аппараты» включает лекции, практические занятия, индивидуальные задания: реферат по теме «Инновационные технологии и оборудование в металлургии» ирасчетную часть

Задача 7
Стенка печи состоит из двух слоев: огнеупорного кирпича с толщиной ₁=500 мм и строительного кирпича с ₂ = 250 мм. Температура внутри печи 1300⁰С, температура окружающего пространства 25⁰С.
Определить: потери теплоты с 1 м² поверхности стенки и температуру грани между огнеупорным и строительным кирпичом.


Решение:



при условии, что а₁ = 34,8 Вт/(м²К);
а₂ = 16,2 Вт/(м²К);
₁ = 1,16 Вт/(мК);
₂ = 0,58 Вт/(мК).
Потери теплоты с 1м² поверхности системы:


q = К(t₁-t₂) = 1,05(1300-25)= 1340 Вт/м²

Температура (t₃) на грани между строительным и огнеупорным кирпичами определится из уравнения:

,

где t₄ – температура внутренней стенки печи;

Следовательно, температура на внутренней поверхности строительного кирпича t₃ = 684⁰С отвечает стандартным требованиям, т.к. строительный кирпич может применяться до 880⁰С.

Задача 8 Расчет теплового баланса электролизной ванны.
Решение к варианту 0 таблица 5.8
При электролизе раствора сульфата цинка протекает следующая основная реакция:
Zn²⁺ + H₂O = Zn + ½ O₂ + 2H⁺ + (1)


=
в первом приближении:

Для проведения этой реакции надо затратить работу, максимальное значение которой теоретически:
А _max = - = nFE;
Необходимое напряжение: ;
на моль Zn



для реакции (1)

Одновременно протекает реакция разложения воды (катодный процесс)

(2)



для реакции (2) при температуре 38⁰С.

Т.о. часовой тепловой баланс ванны будет представлен следующим выражением:

;

где (I) – энергия Гиббса реакции образования цинка (I), кДж;

(II) – энергия Гиббса реакции образования водорода (II), кДж;
J(U - U) – приход тепла за счет электрической энергии при силе тока J, направлении на электроды U и потери в контактах U, Втч;
J(1-) – часть тока, затрачиваемая на реакцию II, А;
Q_пот – тепло, теряемое системой за 1 час, Втч;
1/3,6 – коэффициент пересчета кДж в Втч.

Для заданных технических условий тепловой баланс ванны:

Приход энергии электрической: 2510³(3,4-0,10)  82550 Втч, что эквивалентно 297180 кДж = 297,1810³ кДж.

Энергия, необходимая для проведения реакции I и II равна:

Тепло, теряемое системой за час работы, равно:

Q_пот = Q_исп + Q_изл + Q_тл + Q_р + Q_охл,

где Q_исп – при испарении электролита;

Q_изл – при излучении;
Q_тл – через стенки, днище ванны и электроды;
Q_р – на нагревание поступающего раствора;
Q_охл – отводимое из ванны специальным охлаждением для поддержания рабочей температуры электролита.


;
Q_изл = Q_исп  0,11 = 1015,30,11=111,7 Втч;
Q_тп = (Q_исп +Q_изл)0,20 = (1015,3 + 111,7)0,2 = 225,4 Втч
Тепло, затрачиваемое на нагревание раствора и уходящее с раствором при скорости циркуляции электролита 286 кг/ч составит:


Q_р = 0,28  m c (t_p – t_н);
Q_р = 0,28 286  3,43 (38-20) = 4944,14 Втч
кДж.

Таким образом:

Приход тепла – 82550 Втч
Расход тепла – 53502 Втч
Избыточное тепло – 29048 Втч