беремо за даними роботи стаціонарних рафінувальних печей.
Таблиця 2
ОпераціяВремя, чВремя, сЗагрузка шихты414400Плавление725200Окисление310800Восстановление310800Разлив518800Итого2279200
Розрахунок теплового балансу печі
Статті приходу
. Хімічна теплота палива
Q x=B? Q н р? ? ,
Де B - певний витрата палива, м 3/с;
Q н р - теплота згоряння палива, кДж/м 3;
?- Час всієї плавки, з
Q x=35812,87? 64800? B=2320673976? B, кДж.
. Фізична теплота підігрітого повітря
в=B? q У? ? ; q В=L? ? C B? t B= gt; Q B=B? L? ? C B? t B? ? ,
де С В - середня теплоємність повітря, кДж/м 3? о С;
t В - температура підігріву повітря, о С;
L?- Дійсний витрата повітря для спалювання одиниці палива, м 3/м 3
Q B=10.329? 1.327? 260? 64800? B=230928510? B, кДж
. Фізична теплота підігрітого палива
T=q T? ? ? B T=C T? t TT=C T? t T? ? ? B,
де CT - середня теплоємність палива в інтервалі температур 0 - t T, кДж/м 3? о С
t T - температура підігріву палива, о С
Q T=1,532? 20? 64800? B=1985472? У кДж
. Фізична теплота шихти
ш=С ш? t ш? m ш
ш=385,45? 20? 350=2698360 кДж
. Теплота екзотермічніреакцій
прим =? q екзi,
де q екзi - тепловий ефект реакції окислення окремого компонента i.
Враховуючи реакції окислення і відновлення міді, решта реакції практичного значення не мають, так як кількість домішок в чорнової міді незначно.
Окислення міді протікає по реакції:
Cu + 1/2O 2=Cu 2 O + 166,81 кДж/г? моль
Q Cu2O=i? m Cu2O,
де на 1 т чорнової міді m Cu2O=71,95 кг, то на 350 т чорнової міді становить:
m Cu2O=71,95? 350000=25182,5 кг
i=Q реак? 10 березня/М Cu2O=166,81? 10 березня/143=1166,5 кДж/кг
Q Cu2O=1166.5? 25182,5=29375386,25 кДж
При відновленні, 70% Cu 2 O відновлюється по реакції:
Cu 2 O + H 2=2Cu + H 2 O + 75,19 кДж/г? моль
При неповному спалюванні газу 70% Cu 2 O відновлюється воднем:
Q Cu2O H=i? m Cu2O H
На 1 т чорнової міді m Cu2O становить 50,37 кг, тоді на 350 т чорнової міді: m Cu2O=50,37? 350000=17629,5 кг
i=Q реак? 10 березня/М Cu2O=75,19? 10 березня/143=525,8 кДж/кг
Q Cu2O H=525,8? 17629,5=9269591,1 кДж
Інша частина Cu 2 O відновлюється окисом вуглецю:
Cu 2 O + CO=2Cu + CO 2 + 116.4 кДж/г? моль Cu2O CO=i? m Cu2O CO
=116,4? 10 3/143=813,98 кДж/кг Cu2O CO=17629,5? 0,3=5288,85 кг Cu2O CO=813,98? 5288,85=4305018,12 кДж
? q екзi=Q Cu2O? Q Cu2O H? Q Cu2O CO
? q екзi=29375386,25? 9269591,1? 4305018,12=42949995,47 кДж
Статті витрат
1. Корисні витрати теплоти
1=Q НАГРІВУ + Q ПЛАВЛЕННЯ + Q ПЕРЕГРІВУ
- Витрата тепла на нагрів твердої міді:
Q НАГРІВУ=M? C? (t 2 - t 1), де
C - питома теплоємність твердої міді - 0,389 кДж/кг? град
M - маса отриманого міді, кг
t 1 - початкова температура міді - 20 о С
t 2 - температура плавлення міді - тисячі вісімдесят три о С
Q НАГРІВУ=350000? 0,389? (1083 - 20)=144727450 кДж
Витрата тепла на плавлення міді:
Q ПЛАВЛЕННЯ =? H? M, де
? H - теплота плавлення нагрітої міді - 213,5 кДж/кг
Q ПЛАВЛЕННЯ=213,5? 350000=74725000 кДж
Витрата тепла на перегрів рідкої міді:
Q ПЕРЕГРІВУ=M? C? (t 3 - t 2), де
C - теплоємність рідкої міді - 0,435 кДж/кг? град
t 2 - температура плавлення міді - тисяч...
