2.5. Примеры материального и теплового балансов неорганических материалов

Наименование

производств материалов

Реакция

ΔН(р),

кДж

1.Гипс строительный

СаSO₄·2Н₂О=

=СаSO₄·0,5Н₂О +0,5Н₂О

+85,3

2.Известь

СаСО₃ = СаО+СО₂

+178

3.Известь-пушонка

СаО +Н₂О = Са(ОН)₂

-000

3.Каустический магнезит

МgСО₃ = MgО+СО₂

+1

4. Каустический доломит

СаСО₃ ∙MgСО₃ =

=[ MgО+ СаСО₃ ] +СО₂

+1

5. Доломитовая известь

СаСО₃ ∙MgСО₃ =

=[ MgО+ СаО ] + 2СО₂

+1

6.Цемент Сореля

nMgО +MgСl₂ + mН₂О =

=nMg(ОH)₂ ∙MgСl₂ ∙(m-n)Н₂О

<0

Производительность:

уголь (топливо) – 1000 кг

Содержание примесей:

в угле – 5 % (SiO_{2 ,} и др.);

в воздухе – 79 % (N₂ и др.)

1

В

С

D

E

F

G

H

I

J

2

Производство аммиака

3

Дано: Производительность по углю (топливо), кг

1000

4

Примеси:

в угле (N_2, Н₂ и др.), %

5

5

в воздухе (N₂ и др. примеси), %

79

6

Проверка уравнения

7

Мв (сумма)

12

32

44

0

8

Мв, г

12

32

44

0

9

Реакция

С +

О₂

=

СО₂

Таблица 1 - Материальный баланс

B

C

D

E

F

G

H

I

J

11

Приход

Расход

12

Масса, кг

%

Масса, кг

%

13

Сырье

Сырье

Вещество

примеси

Про-

дукты

Продукты

Компо-

ненты

14

1.Газ природный

1000

7,7

1.Газ углекислый

13063

100

15

в т.ч. СH₄

950

7,3

в т.ч. СO₂

3483

26,7

16

примеси 1(г)

50

0,4

примеси 1(г)

50

0,4

18

2. Воздух

12063

92,3

примеси 2 (г)

9530

72,9

19

в т.ч.O₂

2533

19,4

20

примеси 2 (N₂ и др)

9530

73

21

Cумма(кг)

13063

3483

9580

Cумма(кг)

13063

13063

22

Сумма(%)

100

Сумма(%)

100

B

C

D

E

F

G

H

I

J

23

Таблица 2 - Тепловой баланс

24

Дано: Температура исходных компонентов ( t _С), ^оС

20

25

Температура конечных продуктов ( t _ПР), ^оС

900

Проверка уравнения

26

Мв (сумма)

12

32

44

0

27

Мв, г

12

32

44

Тепловой

  эффект

реакции,

ΔH (р),

кДж

28

Реакция

С +

О₂

=

СО₂

29

Энтальпия

30

Н₂₉₈,

Дж/моль*К

0

0

-393,777

31

Н₂₉₈ (с учетом

молей)

0

0

-393,777

-393,8

32

Формула пересчета Ср = Ср*/Мв, Дж /(кг∙К)

33

Ср*₂₉₈,

Дж / (моль.К)

8,54

29,37

37,14

34

Ср ₂₉₈,

кДж / (кг.К)

0,712

0,918

0,844

35

Количество тепла: Q = m ∙ Ср (Дж/(кг∙К) ∙ t, кДж

36

( m –масса технического сырья или продукта)

B

C

D

E

F

G

H

I

J

37

Приход

Расход

38

Сырье

кДж

%

Продукты

кДж

%

39

1.С углем

14233

0,01

1.С газами

9924097

30,0

40

(Ср=0,844 кДж / (кг.К)

41

2. С воздухом

221440

0,7

3.Потери тепла

6610085

20

42

43

3. Теплота

32814750

99,3

4.Теплота отводимая

16516242

50,0

44

реакции

45

Cумма (кДж)

33050424

Cумма (кДж)

33050424

46

Сумма (%)

100

Сумма (%)

100

Производительность:

газ природный (топливо) – 1000 кг

Содержание примесей:

в газе природном – 5 % (С_nH_2n+2 и др.);

в воздухе – 79 % (N₂ и др.)

1

В

С

D

E

F

G

H

I

J

2

Производство аммиака

3

Дано: Производительность по газу природному (топливо), кг

1000

4

Примеси:

в газе природном – 5 % (С_nH_2n+2 и др.);

5

5

в воздухе (N₂ и др. примеси), %

79

6

Проверка уравнения

7

Мв (сумма)

16

64

44

36

0

8

Мв, г

16

64

44

18

-14

9

Реакция

СН₄ +

2О₂

=

СО₂ +

2Н₂O(г)

Таблица 1 - Материальный баланс

B

C

D

E

F

G

H

I

J

11

Приход

Расход

12

Масса, кг

%

Масса, кг

%

13

Сырье

Сырье

Вещество

примеси

Про-

дукты

Продукты

Компо-

ненты

14

1.Газ природный

1000

1.Газы горения

19095

100

15

в т.ч. СH₄

950

в т.ч. СO₂

2613

13,7

16

примеси 1(г)

50

в т.ч. Н₂O

2138

11,2

18

2. Воздух

18095

примеси 1(г)

50

0,3

19

в т.ч.O₂

3800

примеси 2 (г)

14295

74,9

20

примеси 2 (N₂ и др)

14295

21

Cумма(кг)

19095

4750

14345

Cумма(кг)

19095

19095

22

Сумма(%)

100

Сумма(%)

100

B

C

D

E

F

G

H

I

J

23

Таблица 2 - Тепловой баланс

24

Дано: Температура исходных компонентов ( t _С), ^оС

20

25

Температура конечных продуктов ( t _ПР), ^оС

900

Проверка уравнения

26

Мв (сумма)

16

64

44

36

0

27

Мв, г

16

64

44

18

Тепловой

  эффект

реакции,

ΔH (р),

кДж

28

Реакция

СН₄ +

2О₂

=

СО₂ +

2Н₂O(г)

29

Энтальпия

30

Н₂₉₈,

Дж/моль*К

-74,86

0

393,777

-241,98

31

Н₂₉₈ (с учетом

молей)

-74,86

0

393,777

-483,96

-802,9

32

Формула пересчета Ср = Ср*/Мв, Дж /(кг∙К)

33

Ср*₂₉₈,

Дж / (моль.К)

3563

29,37

37,14

33,599

34

Ср ₂₉₈,

кДж / (кг.К)

2,227

0,918

0,844

1,867

35

Количество тепла: Q = m ∙ Ср (Дж/(кг∙К) ∙ t, кДж

36

( m –масса технического сырья или продукта)

B

C

D

E

F

G

H

I

J

37

Приход

Расход

38

Сырье

кДж

%

Продукты

кДж

%

39

1.С газом

44538

0,1

1.С газами

14506305

28,7

40

природным

(Ср=0,844 кДж / (кг.К)

41

2. С воздухом

332161

0,7

3.Потери тепла

10111302

20

42

43

3. Теплота

50179813

99,3

4.Теплота отводимая

25938903

51,3

44

реакции

45

Cумма (кДж)

50556511

Cумма (кДж)

50556511

46

Сумма (%)

100

Сумма (%)

100