Тепловой баланс

Рассчитываем теплоту, входящих в аппарат компонентов по формуле:

Q1= t∙(m1c1+m2c2+…+mncn) [2]

где:

Q1 – теплота, входящих в аппарат продуктов, кДж/час;

t – температура продуктов, водящих в процесс, ºС;

m – количество продукта, входящего в процесс, кг;

c – удельная теплоемкость, кДж/кг∙град.

Рассчитываем Q1, входящих в аппарат продуктов:

Q1 бензина = 120 ∙ (598,01 ∙1,70+4 064,73∙2,16+8 337,46∙2,22)= 3 396 672,00 кДж/час

Q1 вод.пара = 120 ∙ (8 666,80 ∙ 1,80)= 1 872 028,80 кДж/час

На горелки печи пиролиза поступает топливный газ со скоростью подачи– 1440 м3/час. [Мухина]. Состав топливного газа приведен в табл. 23

Состав топливного газа

Таблица 23

Отсюда:

Q1 топл.газа = 60 ∙ (57,6∙1,73+1339,2∙1,87+43,2∙1,92) = 161 213,4 кДж/час

Для сгорания топливного газа необходима подача воздуха (кислорода воздуха).

Рассчитываем необходимое количество кислорода:

V=1440 V=x

С3Н8 + 5О2 = 3СО2 + 4 Н2О

M=0,0224 M=5∙0,0224=0,112

x= 1440 ∙ 0,112/0,0224 = 7 200 м3/час

Следовательно, необходимое количество воздуха:

21% - 7 200 м3/час

100% - х м3/час

х=7 200 ∙100/ 21 = 34 285,71 м3/час

Рассчитываем Q1 воздуха:

Q1 воздуха = 25 ∙ 34 285,71 ∙ 1,005 = 861 428,46 кДж/час

Рассчитываем теплоту, выводимую из аппарата с продуктами по формуле:

Q4= t∙(m1c1+m2c2+…+mncn) (Бесков)

где: Q4 – теплота, выходящих из аппарата с продуктами, кДж/час;

t – температура продуктов, выходящих из аппарата, ºС;

m – количество продукта, выходящего из аппарата, кг;

c – удельная теплоемкость, кДж/кг∙град.

Рассчитываем Q4 пирогаза:

Q4 пирогаза = 850 ∙ (153,84∙ 14,3 + 10,83 ∙ 1,05 + 2,17 ∙ 0,838 + 2,17 ∙ 1,060 + 2 489,54 ∙ 2,23 + 101,83 ∙ 1,68 + 4 606,40 ∙ 1,53 + 452,84 ∙ 1,73 + 153,84 ∙ 1,64 + 1 854,70 ∙ 2,16 + 78,00 ∙ 1,87 + 634,84 ∙ 2,16 + 448,51 ∙ 2,27 + 45,50 ∙ 1,92 + 1 167,85 ∙ 1,70 + 650,00 ∙ 1,71 + 229,67 ∙ 1,70 + 446,34 ∙ 2,27 + 99,67 ∙ 2,10 + 15,17 ∙2,15 + 2,17 ∙2,03 + 138,67 ∙ 2,17 + 62,83 ∙ 2,17 + 708,52 ∙ 1,67 + 7 002,77 ∙ 1,8) = 35 379 278,00 кДж/час

Объем дымовых газов, образующихся в процессе пиролиза, рассчитываем по формуле:

Vt = V0 ∙ (t+273/273) (Скобло, 511)

Vt – объем дымовых газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива при теоретическом расходе воздуха при н.у., м3/кг;

V0 – теоретический расход воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива, м3

t – температура дымовых газов

Рассчитываем теплоту сгорания топлива:

Теплота сгорания топливного газа – 2 233 000 кДж/кмоль [2,483]

Объем топливного газа: для расчета объема газа воспользуемся формулой:

V = V топл.газа/М = 1 440 000л/час : 22,4 л/моль = 64 285,71 моль/час = 64,29 кмоль/час

Теплота сгорания топливного газа для процесса пиролиза:

Qсгор.топл. = 64,29 ∙ 2 223 000 = 134 479 250,40 кДж/час

Согласно справочным данным [7,207] тепловой эффект процесса пиролиза в стандартных условиях – 6133 кДж/кг.

Находим теплоту химических превращений:

Q2 = Gq,[12, 103]

где: Q2 – тепловая нагрузка печи, кДж/час;

G – производительность печи по сырью, кг/час;

q – тепловой эффект процесса пиролиза, кДж/кг.

Q2 = 13 000 ∙ 6133 = 79 729 000 кДж/час = 22 147 Вт/час

Тепловые потери не должны превышать 3-5% от общей тепловой нагрузки. Выбираем 3%. Отсюда: 220 499 593,06·3/100=6 614 987,79 кДж/час

Результаты подсчётов теплового баланса сведем в таблицу 24

Тепловой баланс процесса пиролиза

Таблица 24