Процессы и аппараты урановых производств Курс лекций Ассистент кафедры ХТРЭ Кантаев Александр Сергеевич МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 1

Лекция 13 Высокотемпературные процессы 2

Общие сведения о сушке 3 Сушка - обязательный процесс, которым заканчивается обогащение руды или гидрометаллургический передел. В зависимости от размера частиц, состава и метода получения осадки могут иметь влажность от 3 до 60 %. Существуют формы связи влаги с веществом: механическая; физико-механическая; физико-химическая; химическая Существуют способы сушки: Механические; Физико-химические; Тепловые.

Материальный баланс сушки 4 Если влажность выражена в процентах, то Полное количество влаги в исходном материале Количество оставшейся после сушки влаги Средняя скорость сушки

Теория процессов осаждения 5 При конвективной сушке важно определить необходимый расход осушающего агента (воздуха) Удельный расход воздуха на 1 кг испаряемой влаги Для определения теоретического (минимального) расхода тепла при конвективной сушке используют уравнение

Кинетика сушки 6 Рисунок – 1 Кинетика сушки: I - период нагревания; II - период постоянной скорости сушки; III - период падающей скорости сушки

Кинетика сушки 7 Длительность периода постоянной скорости сушки в общем случае определяется уравнением Длительность периода падающей скорости сушки – уравнением Здесь Z нач, Z кон, Z кр и Z p – начальная, конечная, критическая и равновесная влажность материала, кг влаги/кг сухого вещества, С – коэффициент скорости сушки, характеризующий удельную скорость сушки Общую продолжительность сушки принимают равной

Кинетика сушки 8 Граничная влажность Z гр является эмпирической величиной. Количество влаги, которое необходимо удалить для достижения Z гр, а затем Z кон, может быть определено по уравнениям

Оборудование процессов сушки 9 Рисунок – 2 Вращающаяся трубчатая печь: 1 – патрубок для подачи материала; 2 – загрузочная камера; 3 – опорная станция; 4 – реторта печи; 5 – ведущая шестерня; 6 – опорно-упорная станция; 7 – разгрузочная камера

Оборудование процессов сушки 10 Время пребывания τ в реторте длиной L Формула Салливена Формула общего назначения

Пылеунос из печей 11 Уравнение Стокса: Концентрация пыли в турбулентном газовом потоке Количество уносимой с газами пыли описывается зависимостью

Теплообмен в печах 12 Для внешнего электрического обогрева суммарный процесс теплообмена складывается из следующих стадий: 1.1) радиационный (отчасти конвективный) подвод тепла от электрических нагревателей к внешней поверхности реторты; 1.2) передача тепла через стенки реторты за счет их теплопроводности; 1.3) передача тепла от закрытой внутренней поверхности реторты слою материала за счет теплопроводности и отчасти путем конвекции газа в пустотах между частицами материала; 1.4) конвективная передача тепла от открытой внутренней поверхности реторты газовому потоку; 1.5) конвективный теплообмен между газовыми потоком и открытой поверхностью материала; 1.6) теплопередача внутри перемешиваемого слоя твердого материала.

Теплообмен в печах 13 Для внутреннего газового обогрева суммарный процесс состоит из следующих стадий: 2.1) радиационный и конвективный подвод тепла от факела горящего газа и нагретого газового потока к открытой поверхности материала и открытой внутренней поверхности реторты; 2.2) передача тепла от закрытой поверхности реторты слою материала вследствие теплопроводности и отчасти конвекции газа в порах; 2.3) теплопередача внутри перемешиваемого слоя твердого материала, Количество тепла, передаваемое газовым потоком открытой поверхности реторты и открытой поверхности материала можно найти по уравнениям:

Теплообмен в печах 14 Количество тепла, передаваемого от газа к открытым поверхностям реторты и материала или от этих поверхностей к газу, определяется выражением Количество тепла, передаваемого внешней поверхностью реторты окружающему воздуху радиационным и конвективным способом, описывается выражением

Конструктивные особенности 15 Рисунок – 3 Схема перемешивания в реторте с лопастями: а - простые лопасти; б - ковшовые лопасти

Расчет и выбор печей по производительности 16 Объем реторты Диаметр реторты Мощность, необходимая для вращения реторты