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内热式多级连续蒸馏真空炉传热过程分析.doc

内热式多级连续蒸馏真空炉传热过程分析

恋爱学长的猫
2017-12-10 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《内热式多级连续蒸馏真空炉传热过程分析doc》,可适用于综合领域

内热式多级连续蒸馏真空炉传热过程分析JOURNALOFKUNMINGUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYApr年月内热式多级连续蒸馏真空炉传热过程分析虞冠敏戴永年()昆明理工大学冶金系,昆明摘要在建立系统能量平衡公式的基础,对真空炉内的传热过程进行分析,由此,从传热学的角度上推理真空炉生产最优化控制的可能关键词真空炉传热蒸发冷凝中图分类号TF昆明工学院和云锡公司共同研制成的内热式多级蒸馏真空炉,已在冶金工业上得到广泛的应用为了使真空炉生产化达到最优化,有人已对真空炉建立了动态模型及仿真〔〕〔〕数学模型线性化不仿真,数学模型及仿真等本文结合传热学理论来分析真空炉内的传热过程,从中获得真空炉的最优化生产真空炉的结构和工作原理用于处理粗锡的真空炉由蒸发盘,冷凝罩,进出料管,供电系统,水冷系统,抽真空系统等组成,如图所示待炉内抽真空后,焊锡沿进料管吸进炉内,进料管外端插在焊锡锅里,调节锅中焊锡的高度,即可增减进料量,焊锡液体中吸入后,流到蒸发盘当炉内达到一定的温度和真空度时,合金液中的铅将逐级不断地作为粗铅产品得到的锡则由锡管排至锡锅系统传热过程图真空炉结构示意图如图所示,对于整个真空炉系统来说,流入真空炉某观察孔进料管底座一定量的铅锡合金的热量为Q,而从通电电柱所得的pbsn电极排铅管抽真空热量为Q,经过真空蒸馏后,得到排出的铅液热量为冷凝罩电柱蒸发盘电集铅盘排锡管Q,流出锡液的热量为Q为此,以环境温度为基准,在系pbsn统达到蒸发和冷凝平衡时,可建立系统热量守衡公式:()QQ=QQQPbSn电PbSn损〔〕式中,Q损包括冷却系统带走的热量,炉衬散热损失,炉衬积热等对于炉子来说,热()量有效利用率简称为热效率为有效热不供给炉子总热量之比理论上每吨焊锡真空蒸〔〕馏分离需kWh电,而产生中需耗能~kWh电,其热效率仅为左右可见真空炉的热效率仍很低,提高炉子的热有效利用率具有很高的现实意义当通电电柱供给的能量一定时,减少Q损,增加有效热,也就提高了炉子的热利用率下面,根据真空炉内的工作原理,将真空炉的系统传热过程分为蒸发过程和冷凝过程传热而且,冷凝罩不蒸发盘间的距离小,保证了各蒸发盘的铅蒸气不互相交流,免除了〔〕高铅合金蒸发盘的铅蒸发气向低铅合金蒸发盘中反凝,所以,可以将蒸发迁秱过程不予考虑蒸发过程的传热工业上得到应用的真空炉蒸发系统有级蒸发盘组成,其蒸发盘详见图所示待()蒸发的组分到达熔体表面时浓度C,温度T,蒸气压P,发生了该组分的蒸发,由液vvv相变成气相合金元素的蒸发可分为一般蒸发,沸腾蒸发,分子蒸发等三种经研究指〔〕出,在真空中,合金含铅的铅锡合金其真空度小于Pa,在沸腾在实际中,真空度为Pa,温度为,所以环境总压强P小于蒸发物质的蒸气压P,应属v于分子蒸发将级蒸发盘传热分析如下图系统能量流入流出示意图图蒸发盘假设第i级蒸发盘如图所示由电柱直接对蒸发盘的热辐射能为q由于合金元电i〔〕素为分子蒸发,所以传热由分子热传导和辐射方式换热组成为此,图中q应为第i级i蒸发盘的分子热传导q和辐射传热q同理,q则应为第i级蒸发盘的分子热传i分i辐i导q和辐射传热q另外,蒸发盘本身对冷凝罩有热辐射,可设为q那么,以i分i辐i冷环境温度为基准,第i级蒸发盘在蒸发平衡时的热量公式为:()qqq冷q=qqq电ii分i辐i分i辐i〔〕式中,只要待入真空炉的真实尺寸后,即可求得上式中的每一项()在蒸发过程中,由于金属铅蒸气蒸发少量锡蒸发,使合金总量减少,而热增量相应增加,则蒸发随着级数的增加而上升但是,随着蒸发不断进行,合金的组成发生了变化,实际中在最后几级中蒸发量几乎为零,所以温度增加幅度甚微,这不冯丽辉、陈雯等人的〔〕研究结果是一致的冷凝过程的传热昆明理工大学学报年设在第i级蒸发盘蒸发出来的铅蒸气带有热量为q,铅蒸气i分变成液体铅的潜热为q,此时的液体铅所带走的热量为q,而相液蒸发盘第i级不冷凝罩之间的热辐射传热为q,那么,由于冷凝i冷过程而损失的热量为:()q=qqqqi分i冷相液式中,利用传热学的知识,待入真空炉的真空尺寸后即可求得〔〕上式中的每一项已知最初加入蒸发盘的铅锡合金的组成,温度,由以上两式就可以依次推算出每一级蒸发盘里的合金的组成和温度所以,真冷凝简化图图空炉的操作人员可以根据组成和温度的分布,实现最优化生产在一定程度上,也可以传热学知识降低没必要的热量损失如降低冷凝系统带走的热量等来提高热效率幵且,结合蒸发过程和冷凝过程的热量平衡公式,就可以得到整个真空炉()系统能量平衡公式,这不式是一致的结论()由传热学知识可以得到真空炉内蒸发系统各级合金液体的组成及温度分布,以便操作人员及时了解炉内状况,获得最佳生产()通过降低Q,可以提高真空炉的热效率,如降低冷凝系统带走的热量,设法加损强绝缘,降低支撑传热等()为进一步研究真空炉传热过程实现生产最优化控制奠定了理论基础参考文献冯丽辉焊锡真空炉动态作业仿真首届中国科协青年学术年会论文集工科分册上册北京:中国科学技术出版社~冯丽辉,陈雯内热式多级连续真空炉动态数学模型线性不仿真中国有色金属学报,,():~)(陈鸿复冶金炉热工不构造,北京:冶金工业出版社,:~)(戴永年铅锡合金焊锡真空蒸馏《有色金属》冶炼部分,,:~()戴永年等昆明工学院,云锡公司焊锡真空蒸馏脱扩大试验,云南冶金,,:~()刘玉魁真空系统设计原理北京:新时代出版社,,:~()下转第页EncouragingObjectandEncouragingTechnologyShenXilin(SectionofPostgraduateStudents,KunmingUniversityof)ScienceandTechnology,KunmingAbstractManagementneedstocreateandmaintainakindofenvironmentsothatstaffsarepleasedtoworkfortheorganizationanddevotethemselvestobringtheirinitiativeandcreativityintofullplayAmanagermustbeskilledintheartofselectingstaffs,encouragementandgraspingtheencouragingtechnologytomeetthedemandThearticlebeginswiththeencouragingeffectsthatthemanagerneedstoobtain,thendissectstwomajorfactorsthatinfluenceencouragingeffects:onebeingtheencouragingobjecthuman’srequirementandtheenvironmentinwhichtheylivetheotherbeingwhatkindofencouragingtechnologythemanagershoulduseTodifferentencouragingobject,differentencouragingtechnologywillgaindifferenteffectsKeywordencouragingeffectencouragingobjectencouragingtechnolgy()上接第页heating,AnalysesoftheHeatTransferProcessoftheInnerMultiStage,ContinuousVacuumFurnaceYuGuanminDaiYongnian()DepartmentofMetallurgy,KunmingUniversityofSceniceandTechnology,KunmingAbstractOnthebasceofthesystemheatbalanceformulaestablished,thispaperanalysestheheattransferprocessofthevacuumSo,intheviewofheattransferitreasonsthepossibilityofcontrolingoptimalproductionofthevacuumfurnaceKeywordsvacuumfurnace,heattransfer,evaporate,condense

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