Заданные условия должны позволять составить столько балансных уравнений, сколько неизвестных необходимо определить.
3.6 Расчет теплового баланса процесса синтеза
3.6.1 Цель и методы расчета теплового баланса
Целью расчета теплового баланса является определение необходимых энергетических затрат для осуществления процесса, распределения тепловых потерь по статьям с целью определения основного направления для интенсификации, оценки теплового к.п.д. реактора.
В некоторых случаях для определения расхода электроэнергии необходимо кроме тепловых потерь определять и другие виды энергетических затрат (например, расход электроэнергии на создание высоких давлений в процессе синтеза алмазов, эльбора и др.).
Если энергетические затраты с достаточной степенью точности известны из практических данных, тепловой баланс, выполняемый для проектируемого технологического варианта, имеет целью сравнить распределение энергетических расходов по статьям с имеющимися практическими данными и проконтролировать целесообразность принятых решений.
Во всех случаях полученные расчетные результаты сравниваются с практическими данными, делаются соответствующие выводы.
Тепловой баланс обычно составляется для отдельной операции технологического цикла, в которой осуществляются значительные затраты энергии. Если таких операций (стадий) несколько, то для определения общих энергетических затрат на осуществление процесса составляется баланс по каждой операции отдельно и результаты суммируются. Не исключена возможность, что в некоторых случаях при осуществлении технологического процесса мы получаем значительное количество тепла. В этом случае в результате теплового баланса должно быть определено количество выделившейся энергии и обсуждена возможность ее полезного использования.
3.6.2 Тепловой баланс типичного руднотермического процесса
3.6.2.1 Приход тепла. В приходе тепла обычно учитываются следующие статьи:
1. Тепло, полученное за счет электроэнергии – Qэл. - эта величина чаще всего находится из теплового баланса.
2. Тепло экзотермических физико-химических процессов – Qэкз..
Сюда относится тепло экзотермических реакций, например, реакций горения, окисления и т.п., тепло образования растворов, теплота кристаллизации, конденсации и т.п.
3.6.2.1.1 Тепло экзотермических реакций. К экзотермическим реакциям чаще всего относят реакции горения твердого, жидкого или газообразного топлива, реакции - окисления, если они имеют место и др.
Окислительно-восстановительные процессы могут быть как экзотермические, так и эндотермические. Тепловой эффект должен оцениваться расчетом для всех реакций, имеющих место в технологическом процессе. Чтобы оценить тепловой эффект реакции, необходимо найти тепловые эффекты элементарных реакций, составляющих суммарную. Например, для реакции
SiO2 + 3С = SiC + 2CO (1)
такими элементарными реакциями будут
Si + О2 = SiO2, (2) Si + С = SiC, (3)
С + 1/2О2 = СО. (4)
Тепловой эффект реакции может быть получен по справочным
данным как величина обратная по знаку энтальпии ΔН0. Так как
величина энтальпии зависит от температуры, то при точных расчетах надо
принимать значение для тех температур, при которых протекает данная реакция.
При отсутствии надежных данных и в тех случаях, когда величина ΔН0
мало зависит от температуры, можно допустить, что тепловой эффект реакции не
изменяется в широком интервале температур, и принять известные значения для
температуры наиболее близкой к температуре процесса или пользоваться значениями ΔН
.
Известные значения ΔН как функции температуры для ряда соединений можно найти в справочниках [5-8].
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.