Спекание таблеток из UO2 является основной стадией технологического процесса получения таблеток. В этом процессе проявляются как все физико-химические свойства исходного порошка, так и все предыдущие технологические операции. Кроме того, на качество таблеток оказывают существенное влияние параметры самого процесса спекания, в первую очередь газовая среда, температура и время спекания.

Для регулируемого удаления летучих соединений с целью предупреждения растрескивания таблетки перед спеканием медленно нагревают до 600 - 800 °С в течение 10 часов, после чего температуру повышают до заданной температуры спекания. Заданный режим обеспечивается продвижением лодочек с таблетками в печах тоннельного типа, работающих в непрерывном режиме и имеющих три температурные зоны: нагревание таблеток, спекание и охлаждение.

1 Данные для расчета

Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Исходные данные

1 Производительность, кг/сут

700

2 Начальное влагосодержание материала, %

3 Конечное влагосодержание материала, %

4 Начальная температура материала, 0C

5 Температура спекания, 0С

1750

6 Температура сушки, 0С

800

7 Давление газа в печи (H2), МПа

0,12

8 Плотность материала, г/см3

10,5

9 Рабочая длина печи, м

Примечание:

1) материал находится в печи 24 часа ;

2) молибденовые обогреватели содержатся в вакууме ;

3) охлаждение проводится продувкой инертным газом .

2 Материальный расчет

Материальный расчет процесса сушки будет сводиться к составлению материального баланса и определению массовых расходов всех потоков. Уравнения материального баланса по влаге имеет вид:

где GH - массовый расход высушиваемого материала, кг/с;

GK - массовый расход высушенного материала, кг/с;

W - количество отводимой влаги, кг/с;

WH - количество влаги, содержащейся в высушиваемом материале, кг/с;

WK - количество влаги, содержащейся в высушенном материале кг/с;

Gc - массовый расход сухого материала, кг/с;

wCH - начальное влагосодержание материала, %;

wCK - конечное влагосодержание материала, %.

Из уравнения материального баланса (1) определим массовые расходы:

По результатам расчета составляем таблицу материального баланса.

Таблица 2 - Материальный баланс

Приход

Расход

Статьи прихода

кг/сут

Статьи расхода

кг/сут

1 Высушиваемый материал GH

Сухой материал GC

Влага WH

707

700

1 Высушенный материал GK

Сухой материал GC

Влага WK

2 Влага W

700

Итого

707

100

Итого

707

100

3 Тепловой расчет

Тепловой расчет сводится к составлению теплового баланса процесса сушки и процесса прокалки и определению количества подводимого тепла.

Уравнение теплового баланса процесса сушки имеет вид:

где - количество тепла, поступающего в печь с сухим материалом, Вт;

- теплоемкость материала, Дж/(кг К);

- начальная температура при входе в печь, 0С;

- количество тепла, поступающего в печь с влагой, Вт;

- теплоемкость влаги, Дж/(кгК);

Qнагр -тепло от нагревателей, Вт;

- количество тепла, отводимое из печи с сухим материалом, Вт;

- конечная температура материала при выходе из зоны сушки, 0С;

- количество тепла, отводимое из сушилки с влагой, Вт;

10% - потери тепла в окружающую среду, при открывании дверей и через футеровку и кирпичную кладку, Вт;

- количество тепла, поступающее с тележками, Вт;

255 Дж/(кг К);

- количество тепла, отводимое с тележками, Вт.

Определим составляющие уравнения теплового баланса:

;

Определим количество дополнительного тепла, подводимого к сушилке:

;

Результаты расчета теплового баланса процесса сушки приведены в таблице

Таблица 3 - Тепловой баланс

Приход

Расход

Статьи прихода

кг/сут

Статьи расхода

кг/сут

1 Высушиваемый материал

с сухим материалом QCH

с влагой QWH

2 C тележкой

3 Тепло нагревателя Qнагр

1,041

0,194

0,035

55,04

1 С высушенным материалом QCK

2 С влагой WK

3 С тележкой

4 Потери

41,652

7,74

1,416

5,504

Итого

56,314

Итого

56,314

Уравнение теплового баланса процесса прокалки имеет вид:

где - количество тепла, поступающего в печь с сухим

материалом, Вт;

- теплоемкость материала, Дж/(кгК);

- начальная температура при входе в зону спекания, 0C ;

Qнагр -тепло от нагревателей, Вт;

- количество тепла, отводимое из печи с прокаленным

материалом, Вт ;

- конечная температура материала при выходе из печи, 0С;

10% - потери тепла в окружающую среду, при открывании дверей и через футеровку и кирпичную кладку, Вт;

- количество тепла, поступающее с тележками, Вт;

255 Дж/кг К;

- количество тепла, отводимое с тележками, Вт;

Определим составляющие уравнения теплового баланса:

;

Определим количество дополнительного тепла, подводимого к сушилке:

;

Результаты расчета теплового баланса процесса сушки приведены в таблице

Таблица 4 - Тепловой баланс

Приход

Расход

Статьи прихода

кВт

Статьи расхода

кВт

1 С высушенным материалом QCH

2 C тележкой

3 Тепло нагревателя Qнагр

41,652

1,416

56,86

41,8

1,4

56,8

1 С прокаленным материалом QCK

2 С тележкой

3 Потери

91,12

3,12

Страницы: 1, 2