книги / Расчёты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов
..pdfЭнтальпия газов при выходе из зоНы спекания
1~~reK= 6954 - 463 = 6491 кДж.
Расчетную температуру газового потока, соответству
ющую энтальпии I~~:K =6491 кДж, определяют методом
подбора. Для этого сначала определим объемный выход
газов (м3) в зоне спекания:
V |
|
|
|
|
, = Vto. хТ= 0,988·0,155 |
0,153 м3 |
; |
|
co |
|
|
|
|
||||
VH,o= V1,oxT = 1,939.0,155 |
0,30: м3; |
|
||||||
V |
o |
, |
|
|
V ,xT =0,1957.0,155 = |
О,030м1; |
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
||
V |
N |
, = |
V~, хТ = 8,147·0,155 = |
1,263 м3 • |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
При (",=2100 0 |
С |
|
|
|||||
(vсо, Ссо,+V н.о СН,О+ V О. Со, + VN, CN.) tх =
=(0,153.2,4699 + 0,301!1 ,9633 + 0,030·1 ,5743 + 1,263·1 ,4914)Х
Х2100 = 6090 кДж,
где |
Ссо.' Сн,о' Со,, |
cN, - средние |
объемные теплоемкости газов |
|
при температуре 2100 ос, кДж/(м3 ,ОС) |
[24] |
|||
|
При (у=22000 С: |
|
|
|
|
Iy = (Vсо, Ссо. + VH•O Сн,о + Vo , Со.+ VN• cN.) ty = |
|||
|
(0,153.2,4837 + 0,301·1 ,9813 + 0,030·1 ,5851 + 1,263·1,4981)Х |
|||
|
|
Х 2200 = 6415 кДж, |
||
/'де |
ССО,' СН.О' CN.' |
Со. - |
средние объемные теплоемкости газов |
|
при температуре 2200 ос, кДж/(м3 ,ОС) |
[24]. |
|||
|
Тогда |
|
|
|
|
|
IcneK_1 ) |
( |
|
|
спек |
О.Г |
х |
|
|
tрасч=tх+ |
( Iy-Ix |
ty-tx) = 2100+ |
|
|
6491 - |
6090 ) |
|
|
|
+ ( 6415 __ 6090 |
(2200 - |
2100) = 22230 С. |
|
Так как продукты горения топлива нагреваются до
высоких температур, то происходит частичная диссоциа
ция С02 и Н2О (достигающая иногда 10%), которая со
провождается поглощением тепла. Поэтому практичес кая температура tcneR будет всегда ниже t~~~~. Количе-
141
ство теплотыI На Диссоциацию определяют по формуле
[35] :
[ |
ДНО = |
[со. + [н.о |
|
|
дне |
дне ' |
|
где [~~. =аУсо, Qco. Здесь а - коэффициент диссоциации СО!.
При а= 1,1 и t=2200°C а=0,225 (см приложение 15); QCO - эндо
термический тепловой эффект диссоциации СО При температуре
2200 ос QCO = 12 326 кДж на 1 мЗ СО;
[~~~ = 0,225·0,153'12326 = 425 кДж;
[~~~ = bVH.oQH.'
где Ь-степень диссоциации Н2О. При а=I,1 и t=2200°C Ь=0,035 (см. приложение 15), QH. - эндотермический тепловой эффект дис-
социации Н2; при температуре 2200 ос QH. = 11 080 кдж на 1 мЗ Н2;
[~~~ = О,035·0,301·11 080 = 117 кДж.
Принимаем удельное количество теплоты, переданной
в результате долевого (торцового) излучения в размере
QИЗJI= 840 кДж.
Тогда энтальпия уходящих газов с учетом диссоциа цИИ СО2, Н2О И долевого излучения
[спе>< _[спек [со. |
- |
[н.о |
- |
Q - |
6491 |
425 |
117 |
||
пр |
- |
расчдне |
дне |
И1J1- |
- |
- |
- |
||
- 840 = 5109 кДж.
Практическую температуру газового потока при вы
ходе из зоны спекания, соответствующую энтальпии
I~r:K =5109 кДж на 1 кг клинкера, определяют MeTO.ll.QM
подбора:
при tx =1600C)C
[х = (Усо. Ссо. + Vн.о Сн.о + УО• Со. + VN. cN.) tx =
=(0,153·2,3849 + 0,301·1 ,8619 + 0,030·1,5400+
+1,263·1,4554) 1600 = 4496 кДж;
при ty = 1700° С
[у = (Усо. Ссо. + Ун•о Сн.о+ УО• Со. +VN• cN.) t1/ =
= (0,153·2,4042 + 0,301·1 ,8841 + 0,030·1,5483 +
+ 1,263·1,4625) 1700 = 4809 кДж.
142
Объемные теплоемкости газов приняты согласно при
|
ложению 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
,~прек= 1600 + (5109 |
4496) (1700 -1600) = 18000 С |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
4809-4496 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Энталъпия газов при выходе из зоны экзотермических |
|||||||||||||
|
реакций |
(табл. VII 6) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
[ЭКЗ = 7124 |
1173 = 5951 кДж. |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
о.г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т а б л и ц а |
|
VII.6. Тепловой баланс зоны |
|
|
|
|||||||
|
|
|
экзотермических реакций на 1 кг клинкера |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
(температура материала 1350-9500 С) |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
I |
l(оличе |
|
|
|
|
|
I<оличе- |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Приходиые |
статьи |
ство. |
|
Расходные статьи |
I |
ство. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
кдж |
|
|
|
|
|
|
кдж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Энтальпия |
поступивших |
|
|
|
На |
наl ревание |
материа |
|
|
|
||||
|
газов J~r:.eк. |
. . •• |
|
6491 |
|
ла от 950 до 13500 С: |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
На образование клинкер- |
|
|
|
|
Q~=cc (1350-950)= |
|
|
|
|||||||
|
ных минералов QIIКЭ |
|
449 |
|
|
= 1,06.400 |
. . .. |
|
|
424 |
|||||
Энтальпия |
выделившего- |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
ся СО2 из сырья: |
|
|
|
На |
завершение |
эндотер |
|
|
|
|||||
|
|
[со. = 11:0, х |
|
|
|
мического процесса де |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
карбонизации |
|
|
|
|||||||
|
|
х (1 - |
~) Ссо. ·950= |
|
|
|
|
QleK = |
a~ СаОС Х |
|
|
|
|||
|
|
= 0,277(1 - 0,7) Х |
|
|
|
|
Х29,64 (1 -~) = |
|
|
|
|||||
|
|
Х2,2·950 |
|
|
|
|
|
|
= 1,563·42,25Х |
|
|
|
|||
|
|
(~ - степень разло- |
|
|
|
|
Х 29,64·0,3 • .. • |
|
|
594 |
|||||
|
|
ження СаСОз в зоне |
|
174 |
|
Удаленное |
в |
окружаю |
|
|
|
||||
|
|
декарбонизации) |
|
|
|
|
155 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
щую среду Q~c [60] . |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Энтальпия газов, выхо |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дящих из зоны экзо |
|
[.из |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
термических |
реакций |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ог |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7124 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Итого . |
|
|
|
Итого |
|
|
1173+ |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+[ЭКЗ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о.г |
|
|
Расчетную температуру газового потока, соответству |
|||||||||||||
ющую I~~. |
определяют следующим образом: |
|
|
|
|||||||||||
|
|
при tx =1800°C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
[z = (Усо, Ссо. + VН.О Сн.о + |
Уо, Со, + VN. ,cN,) tz == |
|
|
||||||||||
=(0,236.2,4226+ 0,301.1,9055+ 0,030-1,5559 +
+1,263·1,4705) 1800 = 5400 кДж;
143
при ty =1900°C |
|
|
|
|
|
|
|
||
/у = (Vсо. СеО• + V Н,О СН.О -1- Vo • Со. + VN, CN,) ty = |
|||||||||
= (0,236.2,4393 + 0,301·1 ,9252 + 0,030·1,5638 + |
|||||||||
|
|
-1- 1,263·1,4780) 1900 = 5700 кДж, |
|||||||
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЭI(З |
|
|
|
ркз _ / |
) |
|
|
8 |
|
|
|
( |
о Г |
Х |
( |
ty-tx) = |
|||
tр8сч =tx-l- |
ly-1x |
|
100+ |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
-1- |
( |
5951 - |
5400 ) (1900 - |
1800) = 1983° С. |
|||||
I |
5700 - |
5400 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||||
Определяем количество |
СО2 |
в |
начале зоны экзотер |
||||||
мических реакций: |
|
|
|
|
|
|
|
||
VCO• = 0,153 + (1 - /3) |
VCo• = 0,153 + (1 |
- 0,7) 0,277 = 0,236 м3• |
|||||||
Количество теплоты на диссоциацию СО2 составит |
|||||||||
l~~~ = |
aVco• Qeo = 0,15·0,153·12 310 = |
282 кДж; |
|||||||
l~i~ = |
bVН,О QH. = 0,0075·0,301 ·11 180 = |
24 кДж. |
|||||||
Количество теплоты в результате долевого излучения
принимаем по данным работ [33]: Qизл=420 кДж.
Тогда |
|
|
1;~3 = /~~; - (282 +24 + 420) = 5951 - 726 = |
5225 кДж. |
|
Температура газового потока с учетом |
поправки на |
|
диссоциацию: !х=4800 кДж и !у=5100 кДж. |
||
Отсюда |
|
|
5225 - 4800 |
) |
|
t~~З = 1600+ ( 5100-4800 |
(1700-1600) = |
1741°С. |
Энтальпия газов на выходе из зоны декарбонизации
и подогрева (табл. УII.7):
l~~~ = 6383 - 2369 = 4014 кДж;
при tx = 1200° С
Iх = (Vсо. Сео. + VН,О СН.О + Vo • Со, + VN, CN.) tIt =
=(0,43·2,2886 + 0,301·1,7657 + 0,030·1 ,5065 +
+1,263·1,4065) 1200 = 3996 кДж,
где VСО. = 0,236 + /3Vco•= 0,236 + 0,7.0,277 = 0,43 м3;
144
Т а б л и ц а VII.7. |
Тепловой баланс З0НЫ декарбони3аЦИИ |
и подогрева на 1 |
кг клинкера (температура материала |
950-5000 С)
|
I |
|
|
J<оличе |
|
Приходные стаТьи |
|
Расходные статьи |
I |
СТВО, |
|
J<оличе-II |
|
||||
|
|
СТВО. |
|
|
|
|
|
кДж |
|
|
кДж |
Энтальпия поступивших
газов l~~; . . |
5951 |
При образовании |
мета |
каолина |
|
QM=6 ,53 a~ A120~ = |
|
= 6,53·1,563·3,2... 33
Энтальпия выделившегося СО2'
/со.= V~o. ~CCO. Х
Х950=О,277·0,7Х
X2,192·950 .... 399
Итого 6383
На нагрев материала:
QY = (G~-Gw)Сс Х
Х(950 - 500) =
=(1,563- O,0175)X
Хl,07·450 ..... |
742 |
На декарбонизацию
МgСОз
Q~=17 MgOC a~ =
=17·0,75·1,563. 20
На декарбонизацию
СаСОз.
Q~ = 29,6СаОС a~ Х
X~ = 29,6.42,25Х Хl,563·0,7. IЗ57
ВОКJружающую среду
Qo с [60] . . |
250 |
|
Энтальпия уходящих |
га |
|
зов |
/дек |
|
о.г |
||
|
Ито го |
2369+ |
|
+/дек |
|
о.г |
при ty = 13000 С
/ у = (Vсо. Ссо. + V Н.О СН.О + Vo• Со. + V N. CN.) t11 =
=0,43· 2,3158 +0,301·1,7908 + О ,аза· 1,5123 +
+1 ,263· 1,4290) 1300 = 4342 кДж.
Температура газов, покидающих зону подогрева, со
ставит |
|
|
|
|
|
|
/дек -1 |
х |
) |
tпод=tх + ( |
ог |
(ty-tx ) = 1200+ |
||
Iy-Ix |
|
|||
4014 |
- |
3996) |
|
|
+ ( 4342 |
_ |
3996 (1300 - 1200) = 1205° С. |
||
10-266 |
|
|
|
}45 |
Энтальпия газов, покидающих зону дегидратации
(та'л. VII.8):
|
|
/~~: = 4031 - |
616 = 3415 кДж; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Т а б JI И Ц а УН.В. Тепловой баланс зоны дегидратации |
||||||||||||||||
|
на t |
кг клинкера (температура материала 500-2500 С) |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приходиые статьи |
|
|
|
|
|
|
Расходные статьи |
|
~ОJlиче- |
|||||||
|
|
|
ство, |
|
|
|
|
СТВО, |
|||||||||
|
|
~оличе·~ |
|
I |
|||||||||||||
|
|
|
I |
кдж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кдж |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Энтальпия |
|
|
|
|
|
|
На |
|
|
|
|
||||||
поступивших |
|
|
|
|
|
нагревание материа- |
|
|
|||||||||
газов }~~K |
|
|
4014 |
|
|
ла: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Энтальпия |
гидратной |
|
|
|
|
|
|
Qf = O~.Cc (500- |
|
|
|
||||||
воды: |
|
|
|
|
|
|
|
- |
250) = 1,563Х |
|
|
|
|||||
|
/8 = У~С8.п·500= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
17 |
|
|
|
Х 1,06·250. |
|
|
|
|
|
414 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
=0,022.1,5831·500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
На |
дегидратацию као- |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
лина: |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q~ = 23, 78О |
С |
A1zO~= |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
=23,78·1,563·3,2 |
|
118 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
окружающую |
среду |
84 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
[3] . |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Энтальпия уходящих га- |
/дек |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
зов |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о.г |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Ито го |
|
|
4031 |
|
|
|
|
Ито го |
|
|
|
|
|
616+ |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+/дег |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о.г |
|
при tx = 1000° С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
/ х = (УСО, ссо. + |
VН.О СН.О + УО• СО. + VN. cN,) |
t1& = |
||||||||||||||
= |
(0,43.2,2266 + 0,323·1,7133 + 0,030.1,4801 + |
|
|
||||||||||||||
|
|
+ 1,263·1,3938) 1000 = 3315 кДж, |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
где V Н.О =0,301+ Vrv =0,301+0,022=0,323 мЗ; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
при ty =1100°C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/" = (УСО, Соо, + |
VН.О СН,О + УО• Со, + VN, |
cN,) |
tg = |
|||||||||||||
= (0,43.2,2593 + 0,323·1,7397 + 0,030·1 ,4935 + |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
+ 1,263·1,4056) |
1100 = |
3688 кДж. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
146
Температура газов на выходе из З0Ны дегидратации
составит
|
|
|
tAer |
= t + |
|
/дег |
/) |
|
|
|
t ) = 1000 + |
|
|
|||||
|
|
|
( |
О.Г - |
Х |
(t |
у |
- |
|
|
||||||||
|
|
|
о.г |
" |
|
/ g _/), |
|
|
х |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
+ (::~:=::~: )(1100 - |
|
1000) = |
10270 С. |
|
|
||||||||||
|
Энтальпия газов, |
покидающих зону |
досушки |
(табл. |
||||||||||||||
VII.9) : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
/~~гC = 3427 - |
453 = 2974 кДж; |
|
|
|
||||||||||
|
|
Т а б л и ц а |
УII.9. Тепловой баланс зоны досушки |
|
|
|||||||||||||
|
на 1 кг клинкера (температура матернала 250-1000 С) |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Количе· |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
Приходиые статьи |
|
|
количеСТВО,'ll |
|
|
Расходные статьи |
|
СТВО, |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
кДж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кДж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Энтальпия |
поступивших |
|
3415 |
|
На |
|
нагревание |
сухого |
|
|
||||||||
газов |
I~.~r. . . |
|
|
|
|
сырья |
|
|
|
|
|
|||||||
Энтальпия |
водяного |
па· |
|
|
|
|
|
Qf = ~ Сс (250 - |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ра, выделившегося |
из |
|
|
|
|
|
- |
100) = 1,563 Х |
|
|
||||||||
материала. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
аС |
|
|
|
|
|
|
|
|
Х 1,059·150 |
|
|
249 |
|||
|
Qп=_с- х |
|
|
|
|
|
|
На испарение остаточной |
|
|
||||||||
|
|
!>в.п |
|
|
|
|
|
|
влаги. |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
х( |
WOCT |
)х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1OO-WOCT |
|
|
|
|
|
|
|
х ( |
|
|
) Х |
|
|
||||
|
|
|
|
1,563 |
|
|
|
|
|
|
WOC'l' |
|
|
|||||
|
ХСВ |
п·1ОО = -- |
Х |
|
|
|
|
|
|
|
100-W |
|
|
|
||||
. |
|
|
0,805 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ост |
|
|
|
|
|
XC~4) 1,5019Х |
|
|
|
|
|
|
Х 2500 = 1 ,563Х |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Хс004 |
4)2500 .. |
|
164 |
||||||||
|
Х 100 ...... . |
|
|
12 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
окружающую |
среду |
|
40 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qo с |
.... ••• |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Энтальпия уходящих га· |
|
/ДОС |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зов |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О.Г |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3427 |
|
|
|
|
Итого . • . '!453+ |
|||||
|
Итого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ /ДОС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О.Г |
|
при tx =800° С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
/" = (VСО. Ссо. + Vи•о Си•о +Vo • СО. + VN• cN.)tx = |
|
|
|||||||||||||||
10* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
147 |
