Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Тепловой баланс реактора йодометилирования Р-15Содержание книги
Поиск на нашем сайте
Разобьём процесс на тепловые режимы и составим температурный график процесса. Рис. 4.6.4. Температурный график процесса йодометилирования
I - Загрузка ДМАЭБ. τ = 60 мин II - Выдержка. τ = 180 мин III - Охлаждение. τ = 180 мин
I режим – загрузка ДМАЭБ при 20 °С, τ = 60 мин
Уравнение теплового баланса: Q1+ Q2 + Q3+Qм= Q4 Q5=0, т.к. t=const Q6=0, т.к. tнар = t окр.ср.= 20 °С
1) Q1 – количество тепла, вносимого с перерабатываемыми веществами, кДж Q1 = ΣGi·ci·tнач/(β·n), [10] где: Gi – операционная масса i -го компонента, кг; ci – удельная теплоемкость i -го вещества, кДж/кг; tнач – начальная температура i-го вещества, ºС.
Таблица 4.6.8
Q1 = ((75,92·2,180 + 0,49·4,182 + 10,88·0,578+ 20,77·1,333+ 0,64·1,333)·20/(2,29·1) = 1767,54 кДж
2) Q3 – тепловой эффект процесса, кДж Примем, что на I режиме реакция йодометилирования протекает на 20 %. Q3= 0,20 · Qх.р. Q3 = 0,20 · 2121,87 = 424,37 кДж
3) Qм – количество тепла, выделяемое мешалкой в перемешиваемую среду, кДж Qм = Nуд ·Vоп ·τ ·60 [10] где: Nуд – удельная мощность, затрачиваемая на перемешивание жидкости, Вт/м3; Vоп – операционный объем реакционной массы, м3 (Vоп = 128,18 л); τ – длительность режима, мин. Nуд = Nж/V, где: V – объем жидкости в реакторе, м3. Nуд= 6,02/0,12818 = 46,97 Вт/м3 Qм= 46,97·128,18·60·60/106 = 21,67 кДж
4) Q4 – количество тепла, накопленное продуктами реакции, кДж Q4 =ΣGi·ci·tкон/(β·n), [10] где: tкон – конечная температура i-го вещества, ˚С Так как реакция проходит на 20 %, то: Таблица 4.6.9
Q4= ((75,92·2,180 + 0,49·4,182 + 8,94·0,578+ 16,67·1,333+ 0,64·1,333+ 5,97·0,987+ 0,05·1,333+ 0,02·0,205)·20/(2,29·1) = 1762,09 кДж 5) Q2 – количество тепла, которое необходимо подвести, кДж Q2 = Q4 – Q1– Qм – Q3 Q2 = 1762,09 – 1767,54 – 21,67 – 424,37 = – 451,49 кДж 6) Поверхность теплообмена: Fт/о = , [10] где: Δtср – средняя разность температур, – коэффициент теплопередачи. При охлаждении жидким хладагентом, если температура реакционной массы остается постоянной: Δtср = , [10] где: – температура жидкого теплоносителя на выходе из рубашки аппарата, ºС; – температура жидкого теплоносителя на входе в рубашку аппарата, ºС; t р.м. – температура реакционной массы в аппарате, ºС.
Задаемся для охлаждающей воды =12 °С, =14 °С, тогда: Δtср = = 6,95 °С
Коэффициент теплопередачи определяется по формуле: К= , Вт/м2·К [10] где: α1 – коэффициент теплоотдачи от теплоносителя (охлаждающей воды) к стенке аппарата, Вт/м·К; α2 – коэффициент теплоотдачи от стенки аппарата к реакционной массе, Вт/м·К; ∑rзагр- термическое сопротивление загрязнений стенок с внутренней и наружной стороны, Вт/м2·К; δст– толщина стенки аппарата, м λст – теплопроводность нержавеющей стали, Вт/м2·К (λст= 46,5 Вт/м2·К – по справочным данным)
Охлаждение осуществляется водой, для которой по справочным данным α1=300 Вт/м·К, r загр= 18·10-5Вт/м2·К [10].
Коэффициент теплоотдачи от стенки аппарата к реакционной массе α2 = · Re0,75 · KN0,25 · · · , Вт/м2·К [10] где: Re – критерий Рейнольдса; KN – критерий мощности; с – теплоемкость перемешиваемой среды, Дж/кг·К; λ – теплопроводность перемешиваемой среды, Вт/м·К; D, dм – диаметр аппарата и мешалки, м; μ, μст – вязкость перемешиваемой среды, при средней температуре в аппарате и при температуре стенки; Па·с; HR – высота жидкости в аппарате, м. α2 = = Данные взяты из гидромеханического расчета реактора Р-15 К= = 183,45 Вт/м2·К
Fт/о = = 0,10 м2
0,10< 0,81, т.е. Fт/о<Fном ⇨ поверхности теплообмена достаточно. 7) Расход хладагента (охлаждающей воды) G = = = 53,88 кг 8) Тепловая нагрузка: q2 = = = 0,13 кВт [10]
II режим – выдержка при 20 °С, τ = 180 мин
Уравнение теплового баланса: Q1+ Q2 + Q3+Qм= Q4
Q5=0, т.к. t=const Q6=0, т.к. tнар = t окр.ср.= 20 °С
1) Q1II= Q4I Q1 = 1762,09 кДж
2) Примем, что на II режиме реакция йодометилирования протекает на 80 %. Q3= 0,80 · Qх.р. Q3 = 0,80 · 2121,87 =1697,50 кДж
3) Nуд= 6,02/0,12818 = 46,97 Вт/м3 Qм= 46,97·128,18·180·60/106 = 65,01 кДж
4) Так как реакция проходит на 80 %, то: Таблица 4.6.10
Q4= ((75,92·2,180 + 0,49·4,182 + 1,16·0,578+ 0,26·1,333+ 0,64·1,333+ 29,84·0,987+ 0,27·1,333+ 0,11·0,205)·20/(2,29·1) = 1740,26 кДж 5) Q2 = Q4 – Q1– Qм – Q3 Q2 = 1740,26 – 1762,09 – 65,01 – 1697,50 = – 1784,44 кДж 6) Поверхность теплообмена: Fт/о = , [10] Δtср = = 6,95 °С
К= = 183,45 Вт/м2·К
Fт/о = = 0,15 м2
0,15< 0,81, т.е. Fт/о<Fном ⇨ поверхности теплообмена достаточно. 7) Расход хладагента (охлаждающей воды) G = = = 212,94 кг 8) Тепловая нагрузка: q2 = = = 0,16 кВт [10]
III режим – охлаждение до 0 °С, τ = 180 мин Уравнение теплового баланса: Q1 + Q2 + Qм = Q4 + Q5 + Q6 1) Q1III=Q4II = 1740,26 кДж 2) Nуд= 6,02/0,12818 = 46,97 Вт/м3 Qм= 46,97·128,18·180·60/106 = 65,01 кДж 3) Q4 = · tкон = · 0 = 0 кДж 4) Q5 – количество тепла, расходуемое на нагрев (охлаждение) аппарата, кДж Q5 = 0,7·Gап·cмат· (tкон – tнач) · Kпот [10] где: 0,7 – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрева; Gап – масса аппарата, кг; cмат - теплоемкость материала, из которого изготовлен аппарат, кДж/кг·К tкон – средняя конечная (для данного режима) температура аппарата, ˚С; tнач– средняя начальная (для данного режима) температура аппарата, ˚С; Kпот – коэффициент, учитывающий потери на нагрев эмали и изоляции (1,11 – для эмалированного аппарата с изоляцией).
Коэффициент теплопередачи: К= , Вт/м2·К В качестве хладагента используется холодильный рассол. Принимаем по справочным данным: α1=200 Вт/м·К, r загр= 18·10-5Вт/м2·К. К= = 140,49 Вт/м2·К Принимаем начальную температуру рассола (раствор хлорида натрия) Θ1= - 5 °С, конечную температуру Θ2= - 2 °С. Средняя температура рассола: A = = = 2,5 Δtср = = = 5,18 °С Θ2ср.кон. = Θ1 + Δtср ·ln A = - 5 + 5,18·ln2,5= - 0,25 °С t1 = = = - 2,63 °С Конечная температура аппарата определяется по формулам: tст1= t1– = –2,63– = - 0,78 °С tст2= t2 + = 0 + = - 0,23 °С tкон = = = - 0,51 °С
Q5 = 0,7·250·0,5· (–0,51 – 20) · 1,11 = – 1992,03 кДж
1) Q6 – количество тепла, теряемое аппаратом в окружающую среду, кДж Q6 = Q6из + Q6неиз [10] Q6 = Fап·α·(tнар–tокр.ср.) · τ · 3,6 [10] где: Q6из – количество тепла, теряемое изолированной частью аппарата, кДж; Q6неиз – количество тепла, теряемое неизолированной частью аппарата, кДж; Fап – площадь поверхности аппарата, м2; α – коэффициент теплоотдачи от стенки в окружающую среду, Вт/м2·К; tнар – температура наружной поверхности аппарата, °С; tокр.ср – температура окружающей среды, °С; τ – продолжительность процесса, ч; 3,6 – коэффициент для перевода Дж в кДж и секунд в часы.
α = 9,74 + 0,07·(tнар – tокр.ср.) [10] Принимаем температуру на поверхности изоляции tиз= 5 °С (т.к. хладагент - холодильный рассол), температуру окружающей среды tокр.ср = 20 °С. Температуру неизолированной части аппарата принимаем равной средней температуре стенки. α из= 9,74 + 0,07·(5 – 20) = 8,69 Вт/м2·К α неиз= 9,74 + 0,07·(–0,51 – 20) = 8,30 Вт/м2·К Fиз = Fруб + Fобеч + Fкр· x, где: х – процент крышки, покрытый изоляцией. Fнеиз= Fкр·(1-х) Fруб= 𝜋·Dнар·Hцил+1,086·(Dнар)2 Dнарруб = D1+2·S1+2·δизол= 0,55+2·0,004+2·0,05 = 0,658 м Hцилруб= = = = 0,34 м Fруб= 𝜋·0,658·0,34+1,086·0,6582 = 1,17 м2 Fобечцил= 𝜋·Dоб·Hоб Dоб = D+2S+2δизол = 0,5+2·0,006+2·0,05 = 0,612 м Hоб = H4 – S – D/4– Hрубцил Hоб = 0,55 – 0,006 – – 0,34 = 0,079 м Fобечцил= 𝜋·0,612·0,079 = 0,15 м2 Fкриз = 1,086·D2об· х Fкриз = 1,086·0,6122· 0,5 = 0,20 м2 Fиз = 1,17 +0,15+0,20 = 1,52 м2 Fнеиз= 1,086·0,6122·0,5 = 0,20 м2 Q6из = 1,52·8,69·(10 – 20.) · (180/60) · 3,6 = - 1425,55 кДж Q6неиз = 0,20·8,30·(– 0,51 – 20.) · (180/60) · 3,6 = - 367,70 кДж Q6 = - 1425,55 +(- 367,70) = - 1794,25 кДж 5) Q2 = Q5 + Q6 + Q4 – Q1– Qм Q2 = –1992,03 – 1794,25 + 0 – 1740,26 – 65,01= – 5591,55 кДж 6) Поверхность теплообмена: Fт/о = Fт/о = = 0,78 м2 0,79 < 0,81, т.е. Fт/о<Fном ⇨ поверхности теплообмена достаточно. 7) Расход хладагента (холодильного рассола – раствора хлорида натрия) G = = = 296,59 кг 8) Тепловая нагрузка: q2 = = = 0,52 кВт [10]
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-16; просмотров: 270; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.117.76.255 (0.009 с.) |