Основы материального баланса и основные определения

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru (1)

СН4, примесь

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru исх.смесь

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru Основы материального баланса и основные определения - student2.ru Основы материального баланса и основные определения - student2.ru Основы материального баланса и основные определения - student2.ru Основы материального баланса и основные определения - student2.ru Основы материального баланса и основные определения - student2.ru Основы материального баланса и основные определения - student2.ru реакционная смесь

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru Основы материального баланса и основные определения - student2.ru Н2О смеситель

tп=105ºС

Исходная смесь Реакционная смесь
Наименование кг кмоль Наименование кг кмоль
(СН4)0 213,3 13,3 Н2
2О)0 478,8 26,6 СО
      СН4 85,3 5,3
      Н2О 18,6 18,6
ИТОГО: 692,1   ИТОГО: 692,1  

Рассчитать материальный баланс процесса (1) со следующими исходными данными:

1) производительность по водороду: G=48 кг/час

2) подано в исходной смеси:

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru (кг; кмоль; м3)

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru - для любых газов

3) Основы материального баланса и основные определения - student2.ru СН4(t)

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru СН4прореагир

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

(CH4)0

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru CH4 непрореагир t

Какова конверсия одного из компонентов (например, метана):

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru (долей)

СН4 Н2О СО Н2    
    кмоль прореагировало
8·16=128 8·18=144     кг
    кмоль получилось
    8·28=224 кг
13,3 13,3·2=26,6     кмоль подано
213,3 26,6·18=478,8     кг

Реакция совершается в определенных пропорциях:

1:1:1:3 (кмоль)

1·16:1·18:1·28:3·2 (кг)

Так как Основы материального баланса и основные определения - student2.ru , то Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

Материальный баланс процесса горения.

Существует исходная смесь, которая вступает в реакцию горения:

С, Н, S – горючие элементы; N2, O2, H2O – негорючие элементы

1. Основы материального баланса и основные определения - student2.ru Основы материального баланса и основные определения - student2.ru (моль) Основы материального баланса и основные определения - student2.ru (г)

2. Основы материального баланса и основные определения - student2.ru Основы материального баланса и основные определения - student2.ru (моль) Основы материального баланса и основные определения - student2.ru (г)

3. Основы материального баланса и основные определения - student2.ru Основы материального баланса и основные определения - student2.ru (моль) Основы материального баланса и основные определения - student2.ru (г)

1) Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

2) Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

3) Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

Расход воздуха:

а) расход кислорода

Дано:

Ср=82%;

Нр=17,3%;

Sр=0,7%

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru - объем кислорода, который подается без избытка.

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

б) воздух

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

О2=21% (объемных)=23,3% (массовых)

N2=79% (объемных)=76,7% (массовых)

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

Если топливом является газ (при н.у. углеводородные газы – это газы от метана до пентана), то:

а) органическая часть СН4, С2Н4, С2Н6, С3Н6, С3Н8,…,СnHm (n<6);

б) неорганическая часть СО, Н2, Н2S.

Методика вычислений та же.

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

Коэффициент избытка кислорода воздуха:

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

Обычно воздуха подается больше и это объясняется следующими причинами:

1) неполнота сгорания:

­ вследствие невозможности полного перемешивания;

­ вследствие конечности скорости химической реакции

Всегда существует оптимальное значение коэффициента избытка. При его подсчете исходят из того, что рабочая смесь должна сгореть полностью. Если кислорода недостаточно, то этого невозможно будет осуществить. Если кислород в избытке, то это лишние расходы на прокачку воздуха. Коэффициент избытка кислорода воздуха в основном зависит от типа топки, и в меньшей степени, от вида сырья.

Тип оборудования Основы материального баланса и основные определения - student2.ru
Пылеугольные топки 1,2 – 1,25
Пылеугольные топки (размол в молотковых мельницах) 1,25 – 1,3
Топка с жидким шлакоудалением 1,2
Циклонные топки 1,1
Предусмотрена циклонная топка и с удалением шлаков, снабжаемых автоматикой и регуляторов давления 1,05

ПРОДУКТЫ СГОРАНИЯ.

С + О2 = СО2

S + O2 = SO2

2H2 + O2 = 2H2O

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

Продуктами сгорания являются: а) трехатомные молекулы СО2 и SO2 (RO2);

б) азот N2; в) влага Н2О.

V – объемный расход м3 на кг топлива.

В случае а):

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

В случае б):

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

где Основы материального баланса и основные определения - student2.ru .

В случае в):

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru

где Основы материального баланса и основные определения - student2.ru ,

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru масса воздуха,

d – содержание влаги в воздухе, d=10 г/кг.

В случае если воздух подается с избытком (α >1):

а) Основы материального баланса и основные определения - student2.ru не изменяется;

б) Основы материального баланса и основные определения - student2.ru , добавка Основы материального баланса и основные определения - student2.ru ;

в) Основы материального баланса и основные определения - student2.ru , добавка Основы материального баланса и основные определения - student2.ru .

Суммируя а), б) и в) получим выход продуктов сгорания VГ, м3/кг:

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru ,

где Основы материального баланса и основные определения - student2.ru ;

или Основы материального баланса и основные определения - student2.ru ,

где Основы материального баланса и основные определения - student2.ru - горючая часть,

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru .

Важно знать концентрации RO2, H2O. По RO2 судят о экологии производства, по H2O о количестве влаги.

Основы материального баланса и основные определения - student2.ru ; Основы материального баланса и основные определения - student2.ru .

Наши рекомендации