Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «теория и практика теплогенерации»


НазваниеМетодические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «теория и практика теплогенерации»
страница4/6
Дата публикации13.04.2013
Размер0.91 Mb.
ТипМетодические указания
userdocs.ru > Математика > Методические указания
1   2   3   4   5   6

^ РАСЧЕТ ПЕЧИ ОБЖИГА СУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ

По виду источника тепловой энергии обжиговые печи кипящего слоя относятся к классу агрегатов, работающих за счёт энергии сырьевых материалов. Сульфидные соединения, содержащиеся в шихтовых материалах, вступают в активное взаимодействие с кислородом дутья, сопровождающееся взаимным изменением фаз, в результате которого сульфидные материалы полностью или частично окисляются и содержавшаяся в них сера переходит в газовую фазу в виде сернистого ангидрида. Окисление сопровождается выделением значительного количества тепловой энергии и поэтому технологический процесс протекает в автогенном режиме за счет тепла экзотермических реакций. В табл. 4 приведены основные технические характеристики печей кипящего слоя (КС) для обжига концентратов.

Таблица 4

ПоказателиПлощадь пода , м238х35,6х29х22хх16,5хххУровень кипящего слоя, 0С

Температура кипящего слоя, оС

Число воздушных камер

Число сопел, шт

Диаметр печи, мм

Толщина подины, мм

Общая масса печи, т1200

900

2

2137

7600

250

286

1200

900-950

2

-

6500

250

-1200

1000

2

-

5820

250

-1500

1000

2

1165

4000

250

360

1500

900

2

865

4200

250

-где х – для обжига цинковых концентратов; хх – для обжига никелевых концентратов; ххх – для обжига медных концентратов.

Задание на проектирование печи содержит данные: химический и гранулометрический состав сухого (влажного) концентрата, производительность печи (или площадь ее пода), особые условия (такие как эквивалентный диаметр частиц концентрата, порозность слоя и др.).

При выполнении курсового проекта проводятся: расчет основных режимных параметров технологического процесса; аэродинамический и тепловой расчеты печи; расчет конструктивных элементов; компановка конструкции и отдельных узлов печи.
^ Определение основных режимных параметров технологического процесса
Данные о технологическом процессе, необходимые для последующего расчета параметров аэродинамического, теплового и температурного режимов работы печи кипящего слоя, могут быть получены в процессе проведения экспериментальных исследований, а также расчетным путем. Экспериментально определяются: оптимальная температура в слое, минимально время пребывания в нем сульфидных частиц, именуемое также временем запаздывания (), скорость окисления сульфидов, коэффициент расхода воздуха () и некоторые другие параметры процесса, не используемые непосредственно при расчете печи. При составлении материального и теплового балансов процесса расчетным путем определяется количество железа, связанного в сульфидных соединениях, количество огарка, образующегося при окислении единицы массы концентрата, расход окислителя и объем технологических газов. Если не учитывать компоненты концентрата, которые не оказывают существенного влияния на его теплоту сгорания, при составлении отдельных статей материального баланса могут быть использованы упрощенные апроксимационные расчетные формулы, приведенные в табл. 5. (Все расчеты ведутся на 1 кг перерабатываемого материала).
^ Расчетные формулы основных режимных параметров технологического процесса:

Количество железа в пирите (FeS2)

, кг/кг.

Количество железа в халькопирите (CuFeS2)

кг/кг.

Суммарное количество железа

, кг/кг.

Теоретическое количество кислорода необходимое для окисления шихты

, кг/кг.

Теоретическое количество кислорода, м3/кг

, кг/кг.

Теоретическое количество воздуха, необходимое для окисления концентрата

, м3/кг.

Действительное количество воздуха, необходимое для окисления единицы массы концентрата

, м3/кг,

где  - коэффициент расхода воздуха, при обжиге цинковых концентратов, равный 1,2…1,25.

Количество сернистого ангидрида в результате окисления концентрата

, кг/кг.

Теоретический объем технологических газов, получаемых в процессе реакций

, м3/кг.

Действительный объем технологических газов

, м3/кг.

Количество огарка

, кг/кг.

Теплота сгорания шихты при окислении концентрата

, кДж/кг.
Аэродинамический расчет

По энергетическому признаку обжиговая печь КС представляет собой печь-теплогенератор с массообменным режимом работы. Из общей теории печей известно, что производительность подобного типа агрегатов зависит от количества дутья, которое должно быть подведено к зоне реакции.

^ Цели аэродинамического расчета печи:

- определение скорости начала псевдоожижения слоя (первой критической скорости);

- определение витания частиц (т.е. скорости, при которой частицы начинают покидать псевдоожиженный слой;

- выбор числа псевдоожижения N (отношение средней скорости газа ср к скорости начала псевдоожижения );

- определение средней скорости газа.

При обработке экспериментальных данных, полученных в условиях псевдоожиженного состояния системы, в качестве безразмерной скорости газового потока используют число псевдоожижения N. В расчете средней скорости потока число псевдоожижения выбирается в соответствии с режимом движения газа.

1. Режим движения газа турбулентный (), тогда число псевдоожижения N=1…80;

2. Режим движения газа ламинарный (); тогда число псевдоожижения N=1…8.
Основные формулы для аэродинамического расчета печей КС

Критерий Архимеда



Безразмерная скорость начала псевдоожижения монодисперсного материала

.

Безразмерная скорость начала псевдоожижения полидисперсного материала

,

где

Безразмерная скорость витания частиц

.

Скорость начала псевдоожижения

.

Скорость витания части



Средняя скорость газа



Расчет конструктивных элементов печи

В задании на курсовое проектирование может быть дана производительность печи или площадь ее пода. В зависимости от задания, искомой величиной может быть площадь пода печи или ее производительность соответственно. Для расчета используют формулу

, т/ч, (35)

где А – производительность печи, т/ч; Fп – площадь пода печи, м2; Vуд – количество дутья, необходимое для окисления 1т шихты в условиях заданного температурного режима, м3/т.

Определить производительность печи можно, поделив общий расход воздуха на то количество дутья, которое необходимо для окисления единицы массы концентрата (1 кг).

При выборе размеров печи и компановке ее элементов обычно исходят из необходимости обеспечить минимальное время пребывания перерабатываемого концентрата в рабочем пространстве печи (tmin), которое требуется для завершения предусмотренных технологией химических реакций. Для расчета этой величины используют формулу

с, (36)

где ок – средняя скорость окисления сульфидов, м/с.

Среднюю скорость окисления сульфидов выбирают по экспериментальным данным. Для цинкового концентрата она равна (1,1…2,0)10-6, а для медного (1,4…3,0)10-6 м/с.

При выборе основных размеров рабочего пространства печи, расположенного над слоем, исходят их необходимости создания условий для завершения реакции окисления частицы в сепарационной зоне

, с, (37)

где Fс – площадь сепарационной камеры, м2; Нс – высота сепарационной камеры, м.

Из этого условия определяют высоту сепарационной камеры

, м. (38)

Причем, если печь выполнена цилиндрической формы, то площадь пода печи равна площади сепарационной камеры Рп=Fc и формула определения высоты сепарационной камеры приобретает вид

, м. (39)

При непрерывной работе печи время пребывания материала в слое – одна из основных характеристик, от которой зависит такой показатель, как выход годного. Для аппарата с идеальным вытеснением минимальное время пребывания концентрата в рабочем пространстве печи, которое требуется для завершения химических реакций должно быть равно среднему времени пребывания частицы в рабочем пространстве печи.

Исходя из этого можно определить высоту слоя:

, с, (40)

, м3 ; (41)

тогда м, (42)

где Vo – объем слоя, м3.

Для выбора вентилятора необходимо рассчитать перепад давления по высоте слоя р в направлении движения газа, которое определяется из условий равенства сил гидродинамического давления и веса материала

, Па, (43)

где тв и г – соответственно плотности твердого материала и газов, кг/м3;  - относительный объем пор (пустот) или порозность слоя во взвешенном состоянии; Нсл – высота слоя, м; о – порозность неподвижного слоя. Для частиц шарообразной формы о0,4.

По величине давления и расхода воздуха выбирают вентилятор, исходя из того, что давление воздуха определяется по формуле

, Па, (44)

где р – сопротивление перфорированной подины печи,

. Па.

Расход дутья на одну печь определяется по удельному расходу Vуд и производительность печи А



где f1-коэффициент нахождения печи под дутьем,

f1=0,93…0,97.

По данным параметрам выбирают тип вентилятора.
Размеры и число дутьевых сопел

Наибольшее распространение получили сопла грибообразной формы с 4-мя выходными отверстиями диаметром 10 мм (рис. 11).



Рис. 11. Грибообразное дутьевое сопло для печи кипящего слоя.

Скорость истечения воздуха из сопла определяется по формуле

, м/с, (45)

где -коэффициент расхода для цилиндрического отверстия с острыми кромками ; P1-давление воздуха в сопле, Па; P2-давление воздуха в нижней части кипящего слоя, Па; в- плотность воздуха, кг/м3.

В практических расчетах принимаются следующие значения перечисленных величин: =0,8; P1=12,75 кПа; Р2 =11,77 кПа; в=1,29 кг/м3. Тогда необходимое число сопел для пода печи

, (46)

где 1,2 – коэффициент запаса; - расход воздуха на печь, м3/с; f – площадь выходного отверстия одного сопла, м2.
^ Расчет теплового баланса печи

В печах непрерывного действия тепловой баланс составляется для единицы времени. Ниже приведены основные статьи теплового баланса печей кипящего слоя. Единицы измерения статей теплового баланса Вт или кВт.

^ Статьи теплового баланса печи КС

Приход тепла

Тепло экзотермических реакций

,

где А – производительность печи, кг/с; Qх.т – тепловыделение шихты, кДж/кг.

Физическое тепло концентрата

,

где Ск – теплоемкость концентрата, кДж/(кг К); Тк – температура концентрата, К.

Физическое тепло воздуха

,

где Св – теплоемкость воздуха, кДж/(кг К); Vв – количество воздуха на 1 кг концентрата, м3/кг.
^ Расход тепла

Тепло, уносимое огарком

,

где Сог – теплоемкость огарка, кДж/(кг К); Тог – температура огарка, оС.

Тепло, уносимое технологическими газами



где Тт.г – температура технологических газов, оС; Ст.г – теплоемкость технологических газов, кДж/(кг К); Vт.г – объем технологических газов, м3.

Тепло, теряемое во внешнюю среду

- через свод печи



где Тпт..г – температура печи, оС; - толщина i-го слоя футеровки, м; I – теплопроводность I-го слоя футеровки, Вт/(м К),  - коэффициент теплоотдачи от наружной стенки печи, Вт/(м2 К);

- через боковые стены печи



где di – диаметр i-го слоя футеровки, м; Нп – высота печи, м; Fсв – площадь свода печи, м2; dнар – наружный диаметр печи, м; =10+0,06Тст.

Просуммировав отдельные статьи прихода и расхода тепла (Qприх=Qрасх), получим уравнение теплового баланса. Обычно тепловой баланс рабочего пространства печи представляют в виде таблицы.

Процесс обжига в печах кипящего слоя всегда происходит со значительным избытком тепла (т.е. QприхQрасх). Избыточное тепло отнимается из слоя различными теплообменными устройствами, из которых наибольшее распространение получили водоохлаждаемые кессоны (трубчатые теплообменники).
Общая поверхность трубчатых теплообменников в слое определяется по формуле

м2 (47)

где Qизб=Qприх-Qрасх ; к – коэффициент теплоотдачи,

, Вт/(м2 К),

где пв – коэффициент теплоотдачи пароводяной смеси, Вт/(м2 К); сп – коэффициент теплоотдачи слоя, Вт/(м2 К); Тсл, Тпв – средние температуры слоя и паровой эмульсии, К.
1   2   3   4   5   6

Похожие:

Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «теория и практика теплогенерации» iconМетодические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине...
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «теория и практика теплогенерации» iconМетодические рекомендации по выполнению курсового проекта
Методические указания предназначены для студентов, выполняющих курсовой проект «Газоснабжение района города». Выполнение курсового...
Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «теория и практика теплогенерации» iconМетодические указания к выполнению курсового проекта для студентов...

Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «теория и практика теплогенерации» iconМетодические указания по выполнению курсового проекта на тему Технико-экономическое обоснование
Целью курсового проекта является изучение приемов, методов и привитие навыков выполнения предпринимательских проектов и их технико-экономических...
Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «теория и практика теплогенерации» iconМетодические указания к выполнению курсового проекта для студентов...
Методические указания предназначены для самостоятельной работы студентов при выполнении курсового проекта по технологии швейных изделий...
Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «теория и практика теплогенерации» iconМетодические указания к курсовому проекту по дисциплине «Организация...
Работа одобрена нмсс факультета экономики и управления в качестве методических указаний по выполнению курсового проекта по дисциплине...
Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «теория и практика теплогенерации» iconМетодические указания по выполнению курсовых работ по дисциплине теория государства и права
Краснов А. В., Скоробогатов А. В. Теория государства и права: Методические указания по выполнению курсовых работ. – Казань: Познание,...
Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «теория и практика теплогенерации» iconМетодические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности с 2-740601
Планирование и организация проведения технических обслуживании и ремонта тракторов
Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «теория и практика теплогенерации» iconМетодическая разработка по выполнению курсового проекта
«Технология и организация строительного производства», а также выработка единых требований к выполнению курсового проекта в соответствии...
Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «теория и практика теплогенерации» iconМетодическая разработка по выполнению курсового проекта
«Технология и организация строительного производства», а также выработка единых требований к выполнению курсового проекта в соответствии...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница