Расчёт аппарата для плавления серы
По технологической схеме, твёрдая сера нагревается в аппарате от 20 до 120 0С и плавится. Данный аппарат представляет собой цилиндрическую ёмкость с рубашкой, по которой циркулирует перегретый водяной пар и, отдавая своё тепло сере, охлаждается с 300 до 150 0С. Данный аппарат снабжён трубчатым электронагревателем, работающим под напряжением 5 кВ, предназначенным для дополнительного подвода тепла.
1). Определим расход водяного пара, необходимого для плавления серы, по тепловому балансу:
Qприн.=Qотд. (3.38)
Qприн.=сsGs(t2-t1)+GsHпл (3.39)
Qотд.=cпараGпара(t1’-t2’) (3.40)
Теплота плавления серы – 38,4 кДж/кг, средняя удельная теплоёмкость в интервале температур 20-120 0С – 0,71 кДж/(кг•К).
Теплоёмкость перегретого водяного пара в интервале температур 150-300 0С – 2 кДж/(кг•К) [23].
0,71•7107,84•(120-20)+7107,84•38,4=2•Gпара•(300-150);
504656,64+272941,06=300Gпара;
Gпара=2592 кг/ч.
2). Определим размеры аппарата.
Размеры аппарата определяются по количеству серы, расплавляемой в единицу времени [24].
(3.41),
где G – производительность аппарата по сере, ρ – плотность твёрдой серы, кг/м3, τ – время работы аппарата, ч, x – степень заполнения аппарата.
Время, за которое расплавляется сера, равно 1ч. Плотность твёрдой серы равна 2070 кг/м3. Примем, что аппарат на 70% заполнен серой.
Объём реактора рассчитывается по следующей формуле, при этом принимаем, что высота реактора равна H=1,5•D:
(3.42)
Отсюда:
м
H=1,6•1,5=2,4 м.
Расчёт насоса для перекачивания жидкой серы
Согласно технологической схеме, жидкая сера в расплавленном виде перекачивается насосом из аппарата для плавления серы и поступает в реактор при температуре 120 0С.
1). Определим подачу насоса.
Подача насоса:
Q
=
(3.43)
Q
=
3,9
м3/ч
или 0,00108 м3/с,
2). Определим напор насоса.
Н = (3.44),
где Р1 – давление в аппарате для плавления серы, P1=1 атм;
Р2 – давление в реакторе, P2=5 атм.
Нг – геометрическая высота подъёма жидкости, м.ст.ж., принимаем равной 10 м;
hп – суммарные потери напора, м.ст.ж., принимаем равными 2 м;
ж – плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3.
Н
=
м
ст.ж.
3). Мощность, затрачиваемая на перекачивание:
Nп = ж • g • Q • H (3.45),
Nп = 1820 • 9,8 • 0,00108 • 34,7 = 0,67 кВт.
Мощность, развиваемая на валу электродвигателя:
Nдв. = (3.46),
где пер, н – КПД соответственно передачи и насоса.
Принимаем пер = 1,0; н = 0,8, тогда:
Nдв.
=
кВт.
Мощность, потребляемая самим двигателем, равна:
(3.47),
где − общий КПД всего насосного агрегата.
(3.48),
где − к.п.д. двигателя, равный 0,7.
кВт.
В связи с возможными перегрузками фактическую мощность двигателя N’дв принимают несколько большей на величину коэффициента запаса:
(3.49).
Для электродвигателей мощностью до 50 кВт = 1,2.
кВт.
Вывод по разделу 3
В результате технологического расчета были получены следующие параметры установки получения серосодержащих вяжущих:
Таблица 3.4.
Основные характеристики установки термолиза мазута.
Мощность установки, тыс.т/год |
580 |
Выход продукта, тыс.т/год |
585,8 |
Количество реакторов |
8 |
Диаметр реактора, м |
1,6 |
Высота реактора, м |
2,4 |
Мощность электропривода для перемешивания, кВт |
23,3 |
Диаметр кожуха теплообменника, мм |
1000 |
Подача насоса для перекачивания мазута, м3/ч |
80,6 |
Подача насоса для перекачивания серы, м3/ч |
3,9 |