![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Исходные данные для расчета материального баланса и нахождение параметров ванны. Расчет материального баланса ⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5
Для расчета материального баланса ванны электроэкстракции цинка примем, что состав электролита в ванне меняется по шести зонам. Это значит, что выходящий поток из предыдущей зоны равен входящему в следующую. Исходные данные для расчета материального баланса ванны представлены в таблицах 2- 6:
Таблица 2 – Состав электролита на входе в ванну (первое приближение), г/л
Таблица 3 – Состав электролита на выходе из ванны, г/л
Таблица 4 - Параметры технологического процесса
Таблица 5 – Параметры катодов
Таблица 6 – Параметры анодов
Электролизная ванна представляет собой железобетонную конструкцию с внутренней футеровкой из ПВХ (рисунок 1). Внутренние размеры ванны: 7600*1400*2270 мм [2].
Рисунок 1 - Эскиз ванны электролиза [4]
Зная габаритные размеры ванны, можно высчитать объем ванны по формуле:
где
Чтобы высчитать объем электролита в ванне (3.4), необходимо найти объемы катодов (3.2) и анодов (3.3):
где lk – длина катода, мм
где la – длина анода, мм
Рассчитаем объем электролита в ванне по формуле:
где В расчете на 1 зону:
где Проведем расчет зеркала электролита по формуле:
В расчете на одну зону: Материальный баланс изменения состава электролита основан на системе уравнений покомпонентного и общего материального баланса и уравнения зависимости плотности от состава электролита:
где V- обьём ванны, м3; ρ – плотность электролита, кг/м3; Qi, см, Σ - суммарный источник вещества i-го компонента, кг/с; k – количество компонентов электролита; bi – коэффициент, учитывающий влияние i-го компонента на плотность электролита.
В процессе электролиза в ванне электроэкстракцииобъем электролита не меняется, поэтому можно допустить, что
Расчет проводили методом численного интегрирования по времени (dt) по шагам (n – шаг расчета):
При составлении материального баланса необходимо знать зависимость плотности раствора от его состава. Вклад каждого компонента в величину плотности раствора учитывают эмпирические коэффициенты bi, которые определяли по справочным данным (рисунки 2-3) [6].
Рисунок 3 – Зависимость плотности раствора от концентрации сульфата цинка Для каждого компонента, кроме воды, коэффициент bi следующим образом:
где 1000, кг/м3– плотность воды,
Коэффициенты bi(рисунки 2 - 3) равны: Расчет нестационарного материального баланса проводят на основе начальных условий, то есть значения плотности электролита и концентраций компонентов в момент времени t=0. Для определения плотности раствора в момент времени t=0 используется выражение:
Для расчета плотности раствора необходимо пересчитать концентрацию входящих ионов цинка на
где
Проведем расчет плотности электролита на входе в ванну при Т = 20°С и при Т=34°С по формуле (3.17): Зная плотность, рассчитаем значения безразмерных концентраций компонентов в начальный момент времени по формуле (3.19):
Для расчета источников компонентов (
Таблица 7 – Определение типа
Таким образом, расчету подлежат Расчет
где I – токовая нагрузка, рассчитываемая по формуле (3.21), А; Z – количество электронов; F- постоянная Фарадея, Кл/моль;
где Проведем расчет Испарение воды в электрохимических системах возможно за счет равновесного испарения и за счет конвективного уноса паров:
Конвективный унос
где 1, 27∙ 10-2 – коэффициент характеризующий плотность потока испарения при температуре кипения раствора в сухой воздух, К - безразмерный коэффициент, величина которого зависит от скорости движения воздуха (К=0, 56 для неподвижного, К=0, 7 для медленно движущегося и К=0, 8-0, 9 для быстро движущегося воздуха);
Для расчета воспользуемся справочными данными [6]: (таблица 8).
Таблица 8 – Справочные данные
Рассчитаем
Зная Проведем расчет
Таким образом, получим: Исходя из выше представленных расчетов, найдем суммарную интенсивность по всем компонентам:
Расчет материального баланса производили в программе MicrosoftExcel 2010. Для расчета задавались начальными приближениями состава входящего электролита (таблица 2) и скоростью входящего потока, которую вычислили по формуле:
где, Результаты расчетов представлены в виде графиков на рисунках 4-5: Рисунок 4 – Изменение концентрации сульфата цинкаво времени Рисунок 5 – Изменение концентрации серной кислоты во времени
В ходе расчета материального баланса было установлено, что для получения электролита заданной концентрации (таблица3) на выходе из ванны необходимо подавать электролит состава Заключение
В ходе выполнения курсовой работы выбрана ванна электролиза, соответствующая технологической инструкции Челябинского цинкового завода (Размеры ванны 7600*1400*2270 мм, На основании расчета материального баланса ванны электроэкстракции цинка определен состав входящего электролита (
|