Матеріальні розрахунки з дисципліни Процеси й апарати хімічних виробництв
« Назад2.6.1. Матеріальні розрахунки2.6.1.1 Мета матеріальних розрахунків – визначення робочого об’єму проектованого апарата, який мусить відповідати кількості речовин, що одночасно в ньому перебувають. 2.6.1.2 В ході проектування апаратів, в яких відбувається зміна складу матеріальних потоків (реактори, масообмінні апарати, випарні апарати, тощо) матеріальні розрахунки є основою для подальших теплових та конструктивних розрахунків. Тому їх виконують у першу чергу і наводять у відповідному підрозділі розрахунково-пояснювальної записки. 2.6.1.3 У випадку проектування апаратів, в яких склад матеріальних потоків не змінюється (теплообмінників) розрахунки матеріальних потоків входять до складу теплових розрахунків. 2.6.1.4 Якщо в розрахованому апараті зміна складу матеріальних потоків є механічною і не пов’язана з хімічними або фізико-хімічними перетвореннями (змішання, транспортування речовин, тощо), матеріальні і технологічні розрахунках роблять разом. 2.6.1.5 Розрахунки подають докладно з максимальною кількістю пояснень. Пояснення повинні бути зрозумілі неспеціалісту. Незрозумілі пояснення або їх відсутність вважаються суттєвим недоліком. 2.6.1.6 Матеріальні розрахунки апаратів безперервної дії виконують на одиницю часу (с, год., доб.), періодичної дії – на одне завантаження. використовують одиниці вимірювання мас − кг або т. 2.6.1.7 В першу чергу розраховують приходну частину матеріального балансу − кількість речовин що надходять до апарату зі всіма матеріальними потоками. Потім розраховують кількість речовин, що витрачаються в ході хімічних та фізико-хімічних перетворень, а також речовин, що в них утворюються. Витратну частину матеріального балансу розраховують, віднімаючи від кількості речовин, що надійшли в апарат, кількості тих, що були витрачені, та додаючи кількість тих, що утворилися. 2.6.1.8 Результати матеріальних розрахунків за п. 2.6.1.2 подають у вигляді таблиці матеріального балансу, яка складається щонайменше з двох частин: «Прихід» і «Витрата». 2.6.1.9 Частини таблиці матеріального балансу «Прихід» і «Витрата» повинні мати обов’язкові графи: «Речовини» та «Маси». Інші графи («Числа молів», «Об’єм», «Масові частки», тощо) автор вставляє в таблицю на свій розсуд. 2.6.1.10 У рядки таблиці матеріального балансу у графи «Речовини» записують компоненти всіх матеріальних потоків, що входять або виходять з апарату. Якщо окремі компоненти матеріального потоку не змінюють свій стан, розшифровувати його склад не потрібно (наприклад, повітря, яке використовують для перемішування середовища). Якщо хоча б одна з речовин бере участь у перетвореннях, склад потоку наводять повністю. 2.6.1.11 Під останньою речовиною у таблиці підводять риску та записують підсумковий рядок. В графі «Речовини» пишуть «Всього» або «Сума». В інших графах – суми значень, наведених в них вище. 2.6.1.12 Якщо суми мас «Приходу» і «Витрати» не збігаються, під таблицею слід навести нев’язку балансу де – сума мас «Приходу»; – сума мас «Витрати».
Приклад
МАТЕРІАЛЬНИЙ РОЗРАХУНОК КОНТАКТНОГО АПАРАТУ ДЛЯ ОКИСЛЕННЯ АМІАКУ Вихідні дані: − продуктивність агрегату синтезу нітратної кислоти П=5600 кг/год; − вихід по окисленню аміаку − =0,975; − вихід по абсорбції − =0,985; − загальний вихід − =0,96; − вміст аміаку у аміачно-повітряній суміші − =11,0% об.; − вміст водяної пари у повітрі − 4,57% об; − густина газів за нормальних умов: аміак − окис азоту − кисень – азот − водяна пара − 1) Витрата аміаку де =17,03 кг/кмоль – молярна маса аміаку; =63,01 кг/кмоль – молярна маса нітратної кислоти. Об’ємна витрата аміаку в розрахунку на нормальні умови 2) Кількість аміачно-повітряної суміші, що надходить на окислення В цій кількості знаходиться повітря 3) Склад повітря, що надходить на окислення: а) кількість водяної пари б) кількість кисню, де − об’ємна частка кисню у повітрі; в) кількість азоту Всього повітря 4) Склад нітрозних газів, які утворюються в результаті окислення аміаку. Згідно вихідних даних, аміаку окислюється по реакції 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O +904,80 кДж. (2.1) аміаку – по реакції 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O + 1266,28 кДж. (2.2) Відповідно стехіометрії в цих реакціях утворюються такі кількості продуктів: а) окису азоту б) азоту. Взагалі у нітрозних газах міститься азоту: в) кількість водяної пари, що утворюється за обома реакціями З контактного апарату виходить водяної пари всього г) кількість кисню, що витрачається за обома реакціями, згідно стехіометрії В нітрозних газах остається кисню Таблиця 1 – Матеріальний баланс контактного апарату
Нев’язка балансу З повагою ІЦ "KURSOVIKS"!
|