熱力学的な質問です

質問

いつもお世話になっております。
私の会社である炉の関して
焼成炉RHKには
水酸化リチウム一水和物と金属水酸化物の混ぜたものを投入しますが、
まだ原料の投入前なので色々ことを計算して
確認したいですが、
まず、
私はこの物質に経験がないですが、
他の本社で同じことの経験がある人が
温度の設定値とRHK中でも反応時間のデータをもらいましたが、
上の原料を
室温から
1番ゾーン:250℃
2番:350℃
3番:450℃
4番:550℃
5番:650℃
7番:750℃
8番:850℃
ここまでは予熱
後で850℃の中でも約8時間くらい維持させて
冷却します。

ここで
この原料は
水酸化リチウム一水和物は
H2Oを出せて酸化リチウムになる
金属水酸化物はニッケル系のものですが、
230℃くらいでH2O出せて酸化ニッケルになると聞いたんです、

水酸化リチウム一水和物は約65℃から無水化物になると知っていますが
例えば

1時間当たり
1、水酸化リチウム一水和物50kg
2、水酸化ニッケル100kg
を投入したら

1.は1.13kmolである
2.は1.08kmol
私が知りたいことは
質問1.
上の原料を投入して何の温度でどのくらい
エネルギー(熱量)を何時間とか分の供給すれば各物質の脱水が完了するかを知りたいです。

以下には私の考えですが、
1.水酸化リチウム一水和物23.94g/mol
比熱2.07J/g.K > 49.6kJ/(kmol.K)
それでは投入された量は1.13kmolなので
炉の1番ΔT=250-25(室温)=225
は約12610kJ/hr

2.水酸化ニッケル92.4g/mol
比熱79kJ/kmol.K(この数値は正しくないですが、)
炉の1番ΔT=225
だから約19197kJ/hr
だから炉1番では1+2:31807kJ/hrが必要だと
思いますが、正しいですか？

でもこれは温度を上げるに必要なエネルギーですが、実際物質の脱水が完了するに必要な熱量はどうすれば分かるか知りたいです、

例えば物質のエンタルピ、エンタルピ、ギブスエネルギーような数値で計算できますか？
それともアレニウス式で計算ができますか？

質問.2
上に温度を維持して脱水させた原料を反応すると聞いたんですが、
なぜこの温度と時間で反応するかを知りたいです、
例えばこれも反応のエンタルピ、エントロピー、ギブスようなことから計算ができますか？できれば関連式とか情報をお教授いただきませんか？

知りたいことはたくさんありますが知識が足りなく、誰かのお助けが必要です、

毎日この件の関して悩んでいますが、
ぜひよろしくお願いいたします。

回答No.2

lumiheart · ベストアンサー

回答1です

＞要はこの物質を脱水させるに必要な熱量を計算したいですが、

もう既に何度も書いてる通り
私はRHKには投入する熱量を算出する手段は分かりません

そもそも仮に算出できたとして
御社のRHKには投入する熱量を設定及び制御する機能が有るのでしょうか？

RHKに限らず普通の電気炉の温度制御装置にその機能はアリマセン
通常では投入する電流を制御する機能しかない
しかも電流値を指定する事も出来ません
指定できるのは全負荷に対するパーセンテージだけです
しかも通常ではオペレータが任意に変更出来ない
何故ならＰＩＤ制御装置が勝手に演算して勝手に出力するから
オペレータに出来ることはただ制御装置を監視するダケ

先ず、御社のＲＨＫの機能を確認して下さい
投入する熱量を算出したとして設定入力可能なのか？

まぁ普通の温度制御装置で温度以外で変更可能なのは
ＰＩＤパラメータはとかはあるけど
ヒータ出力の電力も電流も電圧も任意設定できないんだけどね

お金を掛ければその機能を製作することは不可能ではないでしょうけど
コスパ的に採算が合う事は無いであろう

＞だから早く時間内に多く量を生産するためには最小の熱量を

問答無用で最大の熱量を掛ける事をお勧めする
とは言ってもＰＩＤ温調器が勝手に制御するんで
恐らく最大の熱量の半分程度に勝手に安定するでしょう

補足

遅い時間にご返事いただきありがとうございます。
お話について今になって理解できました。
それでは、RHKの温度をなぜそんなに設定したのかはどうして理解することが正しいですか？例えば前に述べたもので
この物質を脱水ための温度は単に試験して知ったのか、実に試験しなきゃ知らないことかを考えたら実に試験しなくてもこの脱水に必要な温度や時間を計算する方法はないですか？熱力学的及び色んな計算する方法はありませんか？難しいですが、個人的な考えですが実際に試験しなくも予測とか計算する方法があると考えますがこれは私の欲念かも知らないですが、本当に知りたいです

回答No.1

lumiheart

結局とどのつまりは
＞エネルギー(熱量)を何時間とか分の供給すれば各物質の脱水が完了するかを知りたいです。
これを確認する為に苦労してるんですよね？

ただぁ、最低ラインさえ出せればそれで良いんですか？

仮に、１２３ｋｗｈで１２時間と実測できたとして
問題はそのバラツキがどれくらいなのか？

生産運転に移行した時に１２２ｋｗｈしか出なかったら
そのワークは加熱不足で不良品になるんでしょうか？

逆に１２４ｋｗｈと加熱過ぎも不良品になるんでしょうか？

プラスチックとか有機物の場合は加熱し過ぎは変質の原因となるけど
金属とか陶器や瀬戸物は加熱し過ぎはあまり問題にならないんで
（加熱し過ぎは電気代のコスト増になる弊害はあるけど）
加熱不足を恐れて安全率高めに設定するけど

本件の
＞1、水酸化リチウム一水和物50kg
＞2、水酸化ニッケル100kg
加熱し過ぎは何か弊害が有るんでしょうか？（コスト増以外で）

補足

いつもお世話になっております、
今になってご回答を確認しました、失礼します。
お話ようにもっと加熱(もちろん1000℃以内)しても金属だから(有機物はコゲような温度に弱いので)問題ないと思います。基本的にmpとかbpが高いです、
もちろん、こいうように温度が高くても問題なければいいですが、重要なことは技術エンジニアは最小の時間に高い生産量を求めることが基本だと学びました、だから早く時間内に多く量を生産するためには最小の熱量を、処理時間を求めることが必ず必要だと考えます。(もちろんこの結果が正しくなくても毎日この課題について研究することが必要だと思います)
要はこの物質を脱水させるに必要な熱量を計算したいですが、求め方でもいいのでお教授お願いいたします。