Обжиг мела 5

При проектировании технологических агрегатов и процессов тепловой обработки материалов должны быть указаны (полностью или частично) следующие данные:

1. технологическое назначение процесса и реализующего его агрегата, материал, форма и размер тел, подвергаемых тепловой обработке, их начальное и желаемое конечное (тепловое, технологически важное состояние, микроструктура, степень диссоциации и т. п.), а также особые условия выполнения технологического процесса (предупреждение окисления или обезуглераживания, создание вакуума, необходимость температурных выдержек, промежуточного охлаждения и т. д.);
2. желательная, в некоторых случаях, заданная, конструкция технологического агрегата;
3. производительность;
4. энергоноситель (топливо, электрический ток, сжатый газ) или сочетание различных его видов;
5. показатели (желательные или требуемые) режимов работы установки;
6. степень механизации процесса, а также автоматизации контроля и управления технологическим процессом;
7. мероприятия по технике безопасности и охране труда;
8. экономическое обоснование целесообразности разработки;
9. требуемый объем расчетов — технологических условий работы, экономической целесообразности того или иного вида энергоносителя, теплового и аэродинамического режимов работы, технико-экономических показателей функционирования агрегата (удельная энергоемкость, удельные расходы энергоносителя, тепла и т. п.).

1.Технологическое назначение агрегата и процесса – получение извести в газодинамическом обжиговом дезинтеграторе путем измельчения, сушки и обжига мела с последующим охлаждением полученной извести. Мел – мелкозернистая, мягкая, легко мажущая белая порода (материал минерального происхождения), состоящая в основном из мельчайших частичек аморфного (скрытокристаллического) углекислого кальция. Процесс сушки и измельчения мела с исходной фракцией – 20 мм, осуществляется в высокоскоростных потоках газа при температуре 200 – 900 ⁰ С. Нагрев мела в указанном интервале температур сопровождается выгоранием органических примесей, частичным р,/зхастрескиванием агрегатов, увеличением объема на 2 – 4% и повышением предела прочности на сжатие до 20 МПа. Предварительно измельченный, отсепарированный и высушенный в газодинамическом дезинтеграторе мел, с крупностью агрегатов частиц менее 1мм, подается на обжиг. Обжиг мела осуществляют путем его нагрева до температуры 900 – 1300 ⁰С. При этом происходит термическмая диссоциация карбоната кальция (декарбонизация), которая представляет собой химическую реакцию, протекающую с поглощением теплоты по следующей схеме: СаСО₂ нагрев СаО + СО₂ 100,09 56,08 44,01 При полном разложении карбоната кальция для получения 1 кг СаО теоретически требуется 100,09 / 56,09 = 1,786 кг СаСО₃. Количество теплоты, которое затрачивают для полного разложения при атмосферном давлении и условной температуре 20 ⁰С 1 кг СаСО₃ равно 1730 кДж. Теоретически для получения 1 кг СаО расходуют 1780 х 1,786 = 3185 кДж. Практически на 1 кг продукта затрачивается больше теплоты значение которой определяется тепловым КПД агрегата, в котором реализуется процесс. Так, по данным [] для получения 1 кг СаО в шахтной печи расходуют примерно 4000 кДж тепла, в то время как во вращающейся печи этот показатель составляет 9000 кДж. Охлаждение извести осуществляют снижением температуры от 900 до 100 … 40 ⁰С. Эффективность технологии определяется эффективностью процессов подготовки энергоносителя (рабочего тела), использования подведенного к реактору тепла (N₁-Q_g2), передачи тепла в реакторе тепла дисперсному материалу Q_N, затраты тепла на обеспечение суммарного теплового эффекта химических реакций Q_R и, наконец, на охлаждение материала после обжига.

1.5. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ (нагревтельных устройств ГДД) ПЛАЗМЕННЫХ РЕАКТОРОВ РАЗЛИЧНЫХ СХЕМ

Предварительный расчет и анализ взаимосвязи параметров работы различных схем газовых реакторов при обработке в них дисперсных материалов могут быть выполнены с использованием уравнения теплового баланса реактора N₁=Q_w + Q_n + Q_r + + Q_j , (1-1) где N₁ — мощность, подведенная в реактор; Qw — количество тепла, отдаваемое потоком газа стенкам реактора (потери тепла); Q_N — количество тепла, затрачиваемое на нагрев дисперсного материала до температуры системы (процесса) T_R, при которой протекают физико-химические превращения; Q_R — количество тепла, затрачиваемое на физико-химические превращения материала; Q_{g 2} — количество тепла, которое отводится с плазмообразующим газом из реактора при его среднемассовой температуре T_g2 = T_R; Q _j — избыточное количество тепла, которое содержит выходящий из реактора газ в случае, если его температура T_g2 выше температуры процесса T_R. Потери тепла с уходящими газами [ Катаев Б. soldes asics И. nike store adidas x 16.3 и др. Теплотехнические расчеты металлургических печей. Изд. Металлургия, 1970. 528 с., с.134]: с_ух – теплоемкость уходящих газов, кдж/(м^{3. air jordan pas cher} град); V_ух – объем уходящих газов на единицу топлива, м³/м³ или м³/кг; t_ух – температура уходящих газов, ⁰С; V_ух, i_ух –соответстственно, объем и энтальпия газов, выделяющихся при обработке материалов (газы от разложения карбонатов и т. д.), м³/сек, м³/час и кДж/м³, (ккал/м³); В – расход топлива, кг/сек, м³/сек, кг/час, м³/час; τ – время, сек, час. Полезная затрата тепла (затрата тепла на нагрев материала)[ Катаев Б.И., с.133]. В общем виде эта статья затрат включает тепло материала, поступающего в процесс а также тепло эндотермических реакций и превращений с отрицательным тепловым эффектом, обозначаемое через и может быть определена по следующему уравнению: .(ккал). Тепло, вносимое в реактор технологическими материалами и выделяющееся в нем вследствие экзотермических (с выделением тепла) реакций и превращений с положительным тепловым эффектом кДж, (ккал), где g – масса отдельных загружаемых материала, кг; c – средняя массовая теплоемкость материала в интервале температур от 0 ⁰С до t_i; G_м – садка ( ), кг q – тепловой эффект экзотермических реакций с участием вещества, кДж/кг (ккал/кг; a – количество окислевшегося вещества в долях от всей массы садки.

Потери тепла на различные технологические нужды

В оптимальном случае, когда температура рабочего газа на выходе из реактора T_s2 равна температуре процесса T_R, Q _j = 0, и уравнение \ 1.1) принимает вид N₁ = Q_{w +} Q_N + Q_R + Q_g2. (1.1′) Удельные энергозатраты ψ₁ = N₁ /G_p на процесс в расчете на количество тепла, подведенное в реактор, с использованием уравнения (1.1′) можно записать в виде Ψ₁ =(Q_W + Q_N + Q_R + Q_g2,) (1.2) вводя обозначения ψ_w = Q_W /G_p; ψ _N = Q_N /G_P; ψ_R = Q_R /G _p ; ψ _g2 = Q _g2 /G_p , где ψ_R есть не что иное, как ΔH_R т. nike air max pas cher е. суммарный тепловой эффект химических реакции, a ψ _N =H_N —удельная теплота нагрева дисперсного материала до температуры Т _R, уравнение (1.2) примет вид ψ₁₌ψ _W + Ψ _N + ψ_R + ψ _g2 (1.2′) Максимально возможное количество тепла, которое может быть использовано в прямоточном реакторе на процесс, определяется начальным уровнем удельной энтальпии газа на выходе из реактора, причем последняя не может быть меньше значения энтальпии h_R =f(T _r), соответствующей температуре процесса T_R, так как в противном случае процесс оканчивается не на выходе из реактора, а раньше. Выражение для максимального количества тепла Q_max, которое можно использовать в реакторе, запишем так: Qmax = G_g (h_gl — h_g2) = N_t — Q_g2. (1.3) Тогда величина удельных энергозатрат в расчете на максимальное количество тепла, которое может быть использовано в прямоточном реакторе, составит Ψ₂ = или с учетом принятых выше обозначений ψ₂₌ ψ ₁ – ψ _g2 =ψ _R + ψ _{N +}ψ_{W .} (1.4 ^,) За вычетом потерь тепла на охлаждение стенок реактора количество тепла, переданное дисперсному материалу, от общего количества тепла, подведенного в реактор, равно: Qp = Q_N+ + Q _R = N₁ – Q _W — Q_g2, а удельные энергозатраты в расчете на подведенное к дисперсному материалу количество тепла будут равны Ψ ₃ = (1.5) или (1-5′) И наконец, количество тепла, которое необходимо на физико-химические превращения дисперсного материала при температуре процесса T _R составит Q_R =N₁ — Q_W – Q_N –Q_g2, (1.6) а удельные энергозатраты в расчете на количество тепла, необходимое для физико-химических превращений: ψ_R = (1.7) Таким образом, расчет технико-экономических показателей процесса и в конкретном случае величины удельных энергозатрат может быть проведен относительно количества тепла, подведенного в реактор N₁ тепла, которое может быть использовано в реакторе (N₁ — Q_g2), тепла, переданного в реакторе дисперсному материалу Q_N, и тепла, затрачиваемого на обеспечение суммарного теплового эффекта химических реакций Q_R. Причем если первая из этих величин ψ₁ характеризует начальную энтальпию плазменного потока, определяемую подведенной мощностью, количеством и видом плазмообразующего газа, то ψ₂ характеризует выбранную схему реактора, которая лимитирует энтальпию (температуру) выходящих из реактора газов. Так, например, для прямотока непременно необходимо выполнение условия Tg₂ ≥ TR, а для противотока возможно условие T_g2<T_R. Удельные энергозатраты ψ₃ и ψ_R характеризуют уже не реактор, а соответственно весь процесс и суммарный тепловой эффект химических реакций, характеризующих процесс. При известном и фиксированном температурном режиме процесса значения параметров ψ₃ и ψ_R постоянны, а изменение значений ψ₁ и ψ₂ определяется выбором схемы реактора и параметрами его работы. asics soldes Рассмотрим возможность оптимизации значений параметров ψ ₁и ψ ₂ применительно к прямоточному плазменному реактору, в котором плазменное нагревательное устройство выполнено в виде многоструйной камеры смешения с работающими на нее тремя злектродуговыми плазмотронами [81, 82]. Для примера рассмотрим процесс термической диссоциации природного фосфорита, необходимые термодинамические и тепловые данные которого приведены в работах [79, 80]. Этот процесс характеризуется наличием всех возможных стадий обработки дисперсного материала при подводе к нему тепла, а именно нагревом, плавлением и диссоциативным испарением, т. е. испарением, которое сопровождается химическими реакциями разложения трикальцийфосфата основного фосфатного вещества, содержащегося в природном фосфорите. Очевидно, что аналогичным образом может быть рассмотрен и любой другой процесс обработки дисперсных материалов. Расчеты выполнены для плазменного реакторного устройства на основе многоструйной камеры смешения с полезной мощностью от 35 до 165 кВт и расходом плазмообразующего газа — воздуха от 5 до 11 г/с (18—40 кг/ч). При этих параметрах значения удельной энтальпии воздушной плазмы на входе в плазменный реактор (в плоскости ввода плазменных струй) изменяются от 7,75 ^.10 ³ до 19,65 ^.10³ кДж/кг, что соответствует интервалу среднемассовых температур 4000—6500 К. При коэффициенте полезного действия плазменной установки 0,7—1,0 приведенные значения параметров охватывают практически весь возможный рабочий диапазон их изменения. Расчет изменения среднемассовой энтальпии (или температуры) на входе в плазменный реактор по измеренным значениям подведенной к плазмотронам электрической мощности N=UI, расходу плазмообразующего и транспортирующего газа, а также по величине суммарных тепловых потерь в плазмотронах и камере смешения Qw выполнялся по методике [1]. Расход дисперсного материала G_p или его концентрации в плазменном потоке μ_р= GplG_g могут быть определены из уравнения теплового баланса реактора, которое в отличие от уравнения (1.1) после раскрытия содержания его членов запишеся в виде K_pkΔH_RG_p + H_NG_P = G_p (h _g1— hg₂) -Qw (1.8) В таком виде левая часть уравнения (1.8) отражает один из двух предельно возможных вариантов подвода тепла к дисперсному материалу, в данном случае к фосфориту. Сначала ко всему материалу подводится количество тепла, необходимое для нагрева, плавления и перегрева его до температуры процесса Т_R, а затем только к его фосфатной части (что учитывает коэффициент k) поступает тепло, необходимое для термической диссоциации. Однако, очевидно, возможен и другой предельный случай, когда тепло на нагрев, плавление и перегрев дисперсного материала подводится только к какой-то его части. Это обстоятельство может быть связано с неравномерным распределением температуры по оси и радиусу плазменного потока и в связи с этим с неравномерным подводом тепла к обрабатываемому материалу. Поскольку получить данные о распределении подвода тепла к дисперсному материалу в зависимости от газодинамической и тепловой структуры плазменного потока не представляется возможным, учет неравномерности подвода тепла можно выполнить при помощи коэффициента Kn, принимая, что количество материала KnG_p нагревается до температуры процесса Т _R, а количество (1— Kn)G_p не нагревается и остается холодным. Для такого варианта уравнение теплового баланса реактора запишем в виде КркΔН_R G_p + K_NH_nG_p = G_g (h_gl — h_g2) — Q_W. (1.9) Если допустить, что тепло на нагрев, плавление и перегрев дисперсного материала подводится именно к той его фосфатной части, которая затем подвергается термической диссоциации, то значения коэффициентов К_Р b Kn могут быть приравнены, т. е. можно записать Kр = K_N. Оба рассмотренных случая подвода тепла являются предельными и ограничивают область значения, где должен находиться истинный вариант. nike air max tn Критерием достоверности, или, иначе говоря, близости, того или иного из предельных случаев реальному процессу может явиться только эксперимент. В связи с этим расход дисперсного материала Gp и концентрацию его в плазменном потоке μ_p для всего указанного выше диапазона рабочих параметров реактора определим по двум вариантам формул, полученным из уравнений теплового баланса реактора (1.8) и (1.9). Canada Goose Kensington adidas nmd femme Так, для случая подвода тепла ко всему дисперсному материалу (вариант I) (1.10) (1.10`) и для случая подвода тепла только к части дисперсного материала (вариант II) (1.11) . Расчет выполнен для значения температуры процесса термической диссоциации фосфорита, полученной из термодинамических расчетов и равной T _R= 3200 К [80] при изменении степени превращения исходного фосфатного сырья К_p от 0 до 1. Для оптимизации прямоточного плазменного реактора при условии T _R = T _g2 необходимо учитывать, что значение энтальпии плазмообразующего газа на выходе из реактора h_g2 при TR = = 3200 К составляет 4,66 ^.10 ³ кДж/кг. Значения удельной энтальпии нагрева H_N дисперсного фосфорита до температуры T_R и теплового эффекта реакций Δ H _R термической диссоциации трикальцийфосфата для T _R= 3200К, по данным [80], принимались соответственно равными: H _N= 3250 кДж/кг, H _R= 10314 кДж/кг. Содержание фосфатного вещества в природном фосфорите принималось равным 62,7%, т. е. k = 0,627.