2.7.3. Материальный и энергетический балансы химико-технологической системы

Этот подраздел - основа для последующих расчетов технологического оборудования и технико-экономических показателей. Материальный баланс составляется по уравнению основной суммарной реакции, а также параллельных и побочных реакций с учетом реальных производственных данных о составе исходного сырья, степени превращения, выходе целевого и побочных продуктов, потерь и т.п. Для непрерывных процессов баланс рассчитывается обычно на единицу времени (кг/ч или т/ч), для периодических - либо на один цикл, либо на тонну сырья или готовой продукции. Результаты расчетов сводятся в таблицы, содержащие графы "Приход" и "Расход", каждая из которых должна включать в себя наименование продуктов, количественное значение материального потока, составы в массовых и молярных долях. При учете количества образовавшихся сточных вод, газов, выводимых в атмосферу, содержание в них токсичных примесей не должно превышать установленных санитарных норм, соответствующих ПДК и ПДВ.

Энергетический баланс составляется на основе закона сохранения энергии и в общем виде может быть выражен уравнением:

Q_г + Q_ж + Q_т + Q_ф + Q_р + Q_п = Q_г^′ + Q_ж^′ + Q_т^′+ Q_ф^′ + Q_р′ + Q_п′+ Q′,

где Q_г Q_ж Q_т – количество теплоты, вносимое в систему веществами в газообразном, жидком и твердом состоянии, Дж;

Q_г^′ Q_ж^′ Q_т^′ – количество теплоты, уносимое из системы выходящими потоками в газообразном, жидком и твердом состоянии, Дж;

Q_ф Q_ф^′ – теплота фазовых переходов, Дж;

Q_р Q_р^′ – теплота экзо- и эндотермических реакций, Дж;

Q_п Q_п^′ – теплота, подводимая в аппарат извне или отводимая от аппарата, Дж;

Q′ – теплопотери, Дж.

Энергетический баланс составляется, как правило, для определения количества теплоты, необходимой для подвода в аппарат или отвода из аппарата, и может быть представлен в виде таблицы, содержащей статьи прихода и расхода.

2.8. Расчетная часть

Расчетная часть включает:

• технологический расчет основных аппаратов, входящих в схему установки. В состав расчета каждого аппарата должны входить: эскиз аппарата, выполненный на миллиметровой бумаге формата А4 (210´295), материальный баланс, тепловой баланс, расчет скоростей потоков или удельных нагрузок, расчет геометрических размеров аппарата и его отдельных частей (патрубки, тарелки и др.) и выбор на этой основе аппаратов и деталей нормализованных (стандартных) размеров. По возможности следует выбирать отечественные, стандартизованные аппараты и машины.

При выполнении технологических расчетов процессов и аппаратов студент должен максимально использовать персональные ЭВМ. Для этого можно применять как имеющиеся программы, так и программы расчета, составленные самим студентом. Конечные результаты компьютерных расчетов (машинную печать) можно поместить как по тексту расчетно-пояснительной записки (если объем этой печати невелик), так и в приложении к записке, но в этом случае по тексту необходимо привести выбранные из этой печати основные итоговые цифры в виде таблицы, которые содержат следующую информацию:

• технологическую характеристику выбранного основного и вспомогательного оборудования;

• расчет рассеивания примесей при неблагоприятных условиях и поле концентраций до и после проведения природоохранных мероприятий;

• расчет предельно допустимых выбросов или сбросов, предельного количества отходов на территории предприятия, предельное содержание токсичных соединений в отходах.