2.4. Moddiy balans.
1. Xom ashyo sifatida foydalanilgan NaCl tozaligi -98.5%.
2. Olinayotgan mahsulot (NaOH) konsentratsiyasi C = 99.5%.
3. NaCl tuzi tarkibidagi kalsiy tuzlari massasi m₁= 2000 t.
4. NaCl tuzini kalsiy tuzlaridan tozalash uchun qo'llanilgan Na2CO3 massasi m2 2100 t.
5. Jarayonda yo'qotish-2.5%.
6. Tozalangan xom ashyo tarkidagi NaCl ning foizi -99.5%.
1) Tozalash jarayonida sodir bo'ladigan reaksiya tenglmasi:
CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaCl
2) Reaksiyada sarflangan Na2CO3, massasi:
m1 = =1910 t
3) Jarayonda yo'qotishni inobatga olgan holda sarf bo'lgan mahsulotlar massasi:
m3 = =2051,3 t
m4 = =1959 t
4) Hosil bo'lgan NaCl massasi:
m5 = =2108 t
4) Hosil bo'lgan CaCO3 ning massasi:
5) Jarayonda ortib qolgan Na2CO3 tuzining massasi:
m7=2100-1910=190 t
6) Tozalangan umumiy tuz massasi:
99.5-98.5=1% (Ca tuzlari foizi)
Keyinchalik, anod qalinligi 10 mm bo'lgan 2 ta qo'rg'oshindan elektrod tayyorlanganligini hisobga olib, vannaning umumiy o'lchamlarini aniqlaymiz. Jarayon elektrolitning mavjudligini faqat katod va anod orasidagi bo'shliqda talab qiladi, bu elektrolitlar oqimining pasayishi bilan bog'liq. Vannaning pastki qismi yumaloq shaklga ega bo'ladi, elektrodlarga koaksiyal bo'ladi.
Vannaning uzunligi katodning diametrini, elektrodlar orasidagi masofani, anodning qalinligini hisobga olgan holda hisoblanadi. Uzunligi 3060 mm.
Vannaning kengligi katodning diametri va katoddan vannaning devorlarigacha bo'lgan masofani hisobga olgan holda hisoblanadi, har tomondan 10 mm.
Hisoblash qulayligi uchun vannaning hajmi yuqori va pastki qismlarning hajmlari yig’indisidan hisoblanadi:
Vобщ V в.ч. +Vн.ч.
Yuqori qismi parallelepiped bo’lib, uning hajmi vannaning uzunligi, balandligi va kengligi mahsuloti sifatida formulaga muvofiq hisoblanadi:
V в.ч.-a-b-c.
Yuqori qismning balandligi katod diametrining 30% ni tashkil qiladi.
V в.ч.-3,06 1,62-(3-0,3) = 4,46 м³
Vannaning umumiy balandligi 2450 mm, toshib ketmaslik uchun qo’shimchasi bilan 100 mm qo’shib olamiz.
Pastki qismning hajmi silindrning yarmini tashkil qiladi va formula bo’yicha
hisoblanadi:
V н.ч.=0,5.π.r2.H-0,5.3,14.1,522.1,62=5,88 м³
Elektrolitik membrananing normal ishlashi uchun issiqlik muvozanati barqaror elektroliz rejimida vaqt birligi uchun issiqlik iste’moliga teng bo’lganda issiqlik muvozanatini kuzatish kerak.
Elektrolizatorning issiqlik balansini hisoblash:
2 приход pacx
QДж+Qэл-та=Qг+Qотр+Qпотерь
Joule issiqligini quyidagi formuladan foydalanib hisoblash mumkin:
QДж=Uгр.I.τ
Bu erda:
Uгр-isitish kuchlanishi (V);
τ – vaqt (s).
Uгр-Uvan-E-BT
Uгр 1,118-0,337-0,95=0,798 V
QДж=0,798·1407·3600=4042029.6 J.
Keyinchalik, elektrolitlar tomonidan kiritilgan issiqlikni aniqlaymiz. Elektroliz jarayoniga kiradigan elektrolitning harorati 55°C yoki 328 K.
Qэ=Cpэ· mэ·Tвx
Bu erda:
Cp - solishtirma issiqlik sig’imi, kJ/g·°C;
m - dastlabki massa, kg;
Tвx-kiruvchi elektrolitning harorati, K.
Elektrolit komponentlarining o’ziga xos issiqlik sig’imi:
Cр(NaCl)=3.16KJ/g·°C,
Cр(NaCl)=3.28KJ/g·°C
Cр(NaCl)=3.5KJ/g·°C.
CP, CPROM. Комп
Cpэ-3.16·0,0567+3.28·0,1815+3.5·0,7617=3,44 KJ/g°C,
Vazifa shartlariga ko’ra, elektrolitlar massasi 8800000 g.
Qэ=3,44·8800000·328=9929216000 j
NaOH bilan olib ketilgan issiqlikni aniqlaymiz:
NaOHning o’ziga xos issiqlik sig’imi:
Cр(NaOH)=6660.4 3/g·°C.
QCu-666.4·(328-298)·2380=47579532 J.
Keyinchalik, elektrodlarda hosil bo’lgan gazlar tomonidan olib boriladigan issiqlikni aniqlaymiz. Gazlarning o’ziga xos issiqlik sig’imlari:
C р(Cl2)=124 Kj/g·°C;
Cр(H2)=3408 Kj/g·°C.
Qgaz=Cp·(Tgaz-Tdast) mgaz.
Xlor bilan olib ketilgan issiqlik:
QCl2=124·(358-328)·2500=9300000 Kj.
Vodorod bilan olib ketilgan issiqlik:
Qu=3408 (358 – 328) 70.5=7207920 K).
Gazlar bilan olib ketilgan umumiy issiqlik: Qgaz 9300000+7207920-16507920 Kj.
Malumotlarda taqdim etilgan shartlarga ko’ra, o’tkazuvchanlik harorati jarayonda 55°C yoki 328 K ni tashkil qiladi. Elektrolit eritmasi bilan olib ketilgan issiqlikni hisoblashimiz mumkin:
Qorp Pop Morp Torp
CC
Qo 3,44 328-8800000=9929216000 J.
Hujayraning devorlari va pastki qismidan issiqlik uzatish natijasida issiqlik yo’qotilishi:
Qissiqlik berisha AT-F-T
Bu yerda:
a-issiqlik uzatish koeffitsienti, Vu/m2-°C;
AT- elektrolit va atrof-muhit o’rtasidagi harorat farqi, K; F- issiqlik uzatish sirtining maydoni, m2.
Issiqlik uzatish koeffitsienti 0,19 Vt/m2 °C ni tashkil qiladi. Sirt maydoni issiqlik uzatish barcha yuzalar, devorlar, pastki, katodning maydonlaridan iborat: F= 60 m2. Issiqlik yo’qotilishini hisoblang:
Qyo’qotish=0,19 30-60 36001231200 J.
Umumiy issiqlik sarfini va issiqlik sarfini hisoblang:
Qkel-4042029.6 +9929216000-2767918240 J.
Qsarf 47579532+16507920 +9929216000+1231200-9994534652 J.
Olingan ma’lumotlarga asoslanib, elektrolitni istalgan haroratgacha isitish uchun sarflanishi kerak bo’lgan issiqlikni hisoblashimiz mumkin.
Qisit Qsarf – Qkel
Qisit-9994534652-2767918240-7226616412 J
|
