Автоматизация технологического процесса варки целлюлозы в варочном котле периодического действия (стр. 4 из 9)

2.1 Материальный баланс

Исходные данные представлены в таблице 1

Таблица 1 - Исходные данные для расчета материального баланса

Наименование показателей	Единица измерения			Обозначение	Величина показателя	Ссылка на источник
Вид целлюлозы	небеленая хвойная	Задание
Порода древесины	сосна	Задание
Производительность установки по варке	т/сут в.с.ц.			G1	900	Задание
Выход целлюлозы из древесины	%			В	46	3
Насыпная плотность щепы	кг/м3			ρ1	130	6
Средняя плотность древесины	кг/м3			ρ2	470	4
Относительная влажность щепы	%			W1	40	3
Расход активной щелочи на варку, ед. Na2O	%			А	18	3
Степень сульфидности белого щелока	%			S	0,25	3
Степень каустизации белого щелока	%			К	0,85	3
Степень восстановления белого щелока	%			R	0,95	3
Концентрация активной щелочи, ед. Na2O	кг/м3			сl	100	3
Концентрация черного щелока, подаваемого на пропитку	%			с2	14	2
Плотность черного щелока, подаваемого на пропитку	кг/м3			d2	1064	2
Концентрация крепкого черного щелока	%			с3	18	2
Плотность крепкого черного щелока		кг/м3	d3		1080		2
Плотность белого щелока		кг/м3	d1		1011		2
Гидромодуль варки		ГМ		4		6
Средняя температура щепы зимой и летом		°С	t2 t'2		-10 +15		3
Температура пропарки		°С	tnp		90		2
Температура варки		°С	tB		165		2
Степень объемного заполнения		пл. м3/м3	a		0,42		3

Расчет материального баланса ведется на 1 т воздушно-сухой целлюлозы.

Материальный баланс загрузки и пропитки

Количество абсолютно-сухой древесины на 1 м котла:

,(1)

где ρ ₂ - средняя плотность древесины, кг/м³;

а - степень объемного заполнения котла, пл. м³/м³

кг/м³.

Выход абсолютно-сухой целлюлозы с 1 м³ котла:

,(2)

где В - выход целлюлозы из древесины, %;

кг/м³.

Выход воздушно-сухой целлюлозы с 1 м³ котла:

(3)

где 0,9 - коэффициент сухости воздушно-сухой целлюлозы;

кг/м³.

Выход воздушно-сухой целлюлозы из котла за одну варку:

, (4)

где V_K - объем котла, м³;

кг.

На 1 т воздушно-сухой целлюлозы необходимо загрузить абсолютно-сухой древесины:

,(5)

где 880 - содержание абсолютно-сухого волокна на 1 т целлюлозы, кг;

В - выход целлюлозы из древесины, %;

кг/тв.с.ц.,

или

(6)

где ρ ₁ - насыпная плотность щепы, кг/м³;

м³/т,

или

,(7)

где р₂ - средняя плотность древесины, кг/м³;

пл. м³/т в.с.ц.

С древесиной в котел поступает жидкости:

,(8)

где W₁ - относительная влажность щепы, %;

кг Н₂О/т в.с.ц.

Количество пара, подаваемого на уплотнение и пропарку щепы, на 1 т в.с.ц. зимой:

,(9)

где т₁ - теплоемкость древесины, КДж/кгּ °С, т₁=1,34;

т₂ - теплоемкость воды, КДж/кгּ°С, т₂=4,19;

t₁ - температура пропарки, °С;

t₂ - температура щепы зимой, °С;

l - энтальпия пара при Р 1,2 МПа;

l' - энтальпия жидкости при t =90 °С;

λ - теплота плавления льда, КДж/кгּ°С, λ =334

=602,5 кг/т в.с.ц.

Количество пара, подаваемого на уплотнение и пропарку щепы, летом:

,(10)

где t₂’- температура щепы летом, °С;

кг/т.

Количество пара, конденсирующегося в котле (принимаем 90 %),

зимой:

,(11)

кг/т.

Количество пара, конденсирующего в котле, летом:

,(12)

кг/т.

Количество пара, уходящего из котла с воздухом в период загрузки котла:

- зимой:

,(13)

кг/т.

- летом:

,(14)

кг/т.

Количество жидкости в котле на 1 т в.с.ц.

,(15)

где ГМ - гидромодуль варки, ГМ=4;

кг/т.

Необходимо залить черного щелока на пропитку:

-зимой

,(16)

кг/т

-летом

,(17)

кг/т

или

,(18)

где d₂ - плотность черного щелока, подаваемого на пропитку, кг/м³ ;

м³/т в.с.ц.,

,(19)

м³/т в.с.ц.