Проверочный расчет коэффициента теплопередачи

Таблица 4.6.11

Режим	Расчетная поверхность теплообмена, м^2
I	0,10
II	0,15
III	0,78

 

 

III режим – наиболее напряженный режим. Для него проводим подробный расчет коэффициентов теплоотдачи.

 

1) Коэффициент теплоотдачи от рассола к стенке аппарата:

α₁= C_т· , [10]

где: λ_т – теплопроводность теплоносителя, Вт/м·К;

C_т – удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/кг К;

μ_к – динамическая вязкость теплоносителя, Дж/кг;

- кинетическая вязкость теплоносителя, м²/с;

- ускорение свободного падения, м/с²;

– средняя разность температур, К;

H_т – высота рубашки, м;

– температурный коэффициент объемного расширения, К^-1.

2) Плотность теплового потока со стороны воды:

q₁ = α₁· (t₁ – t_ст1) [10]

3) Температура внутренней поверхности стенки:

t_cт2= t_cт1 – q₁·[Σ(δ_i/λ_i) + Σr_i] [10]

4) Коэффициент теплоотдачи от стенки аппарата к реакционной массе и плотность теплового потока:

α₂ = · Re^0,75 · K_N^0,25 · · · , Вт/м²·К [10]

α₂ = =
1590,65 Вт/м²·К

Данные взяты из гидромеханического расчета реактора Р-15

 

5) Плотность теплового потока со стороны реакционной массы:

q₂ = α₂ (t_ст2 – t₂) [10]

 

Для раствора хлорида натрия (13,6 %) при - 2,63 °С [10]:

Таблица 4.6.12

, К^-1	0,00038
νт, м^2/с	2,4·10^-6
СТ, Дж/кг·К
, Па·с	0,002332
, Вт/м·К	0,556

 

Используя формулы, приведенные выше, и задаваясь температурой t_ст1, получим:

 

Таблица 4.6.13 tст1 2,65 Δt 5,28 Gr 523269460,9 Pr 15,05 Gr·Pr   α1 279,15 q1 -1473,92 t ст2 4,85 q2 -1439,10 ε,% 2,36

Таблица 4.6.14 tст1 2,60 Δt 5,23 Gr 518314257,7 Pr 15,05 Gr·Pr   α1 278,27 q1 -1455,34 t ст2 4,78 q2 -1456,16 ε,% 0,06

Графически определять t_ст1 нет необходимости, поскольку погрешностьε=0,06 % подходит для расчетов. Следовательно, t_ст1= 2,60 ºС.

 

1) Коэффициент теплопередачи:

К= = 175,09 Вт/м²·К

2) Необходимая поверхность теплообмена:

F_т/о = = 0,63 м²

0,63 < 0,81, т.е. F_т/о<F_руб⇨ поверхности теплообмена на самом напряженном режиме достаточно. Реактор выбран правильно.

Спецификация оборудования

Таблица 4.7

Обозначение	Наименование	Количество единиц	Материал оборудования	Основные технические данные
Р-1	Реактор очистки бензацина		Ст.	Реактор стальной с эллиптическим днищем и эллиптической съемной крышкой 0110. Мешалка рамная. Аппарат с рубашкой. Обогрев горячей водой, охлаждение холодной водой. V=0,1 м^3; D=400 мм; H=2130 мм; H2=740 мм; H3=960 мм; n=56 об/мин; L1=660 мм; G = 250 кг.
W-3	Весы		Ст.	Весы платформенные НВП-200С12-ПТ фирмы “Ладога”
Ф-5	Друк-фильтр		Ст.	Стальной емкостной фильтр, работающий под давлением, без рубашки ФЕд 0,2-0,063/0,043; Fном= 0,2 м^2, Vном = 0,063 м^3; D=500 мм; H=827 мм; L=930 мм; G= 200 кг.
Р-7	Реактор приготовления раствора гидроксида натрия		Ст.	Реактор стальной с эллиптическим днищем и эллиптической съемной крышкой 0110. Мешалка рамная. Аппарат с рубашкой. Охлаждение холодной водой. V=0,025 м^3; D=300 мм; H=1585 мм; H2=380 мм; H3=520 мм; n=56 об/мин; L1=532 мм; G = 200 кг.
Р-8	Реактор нейтрализации бензацина		Ст./эм.	Реактор стальной эмалированный с эллиптическим днищем и плоской съемной крышкой СЭрн0,1-1-02-01. Мешалка якорная. Аппарат с рубашкой. Охлаждение холодной водой. V=0,1 м^3; Fт/о=0,81 м^2; D=500 мм; H=1400 мм; L=718 мм; n=75 об/мин; Dнар=550 мм; H5=660 мм; G = 305 кг.
М-10	Мерник раствора гидроксида натрия		Ст.	Мерник стальной с мерным стеклом ВЭЭ2-1-0,025-01К; V= 0,025 м^3; D= 300 мм; h1= 785 мм; L= 630 мм; G=50,5 кг.
Ф-11	Центрифуга		Ст.	Горизонтальная центрифугу с ножевым устройством для выгрузки осадка ФГН-633К-1. D = 630 мм; Lбараб=300 мм; = 40 кг; Fфильтр = 0,59 м^2. Габаритные размеры: 2415×1840×1570 мм.
Св-12	Сборник маточного раствора		Ст./эм.	Сборник стальной эмалированный без рубашки с нижним спуском продукта СЭнв 0,100-1-12-01. V= 0,1 м^3; D= 500 мм; H= 705 мм; L= 692 мм; G=140 кг.
Сш-13	Сушилка с выброкипящим слоем		Ст.	Сушилка с виброкипящим слоем типа ВКС-0,14. Fреш = 0,14 м^2; = 10 кг. Габаритные размеры: L=4435 мм; B=2380 мм; H=1685 мм.
Р-15	Реактор йодометилирования		Ст./эм.	Реактор стальной эмалированный с эллиптическим днищем и плоской съемной крышкой СЭрн0,1-1-02-01. Мешалка якорная. Аппарат с рубашкой. Охлаждение холодильным рассолом. V=0,1 м^3; Fт/о=0,81 м^2; D=500 мм; H=1400 мм; L=718 мм; n=75 об/мин; Dнар=550 мм; H5=660 мм; G = 305 кг.
Св-16	Сборник ацетона		Ст.	Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,063-0,6К. V=0,063 м^3; D= 400 мм; h1= 1160 мм; L=715 мм; G=110 кг. H2=445 мм L=715 мм
М-17	Мерник ацетона		Ст.	Мерник стальной с мерным стеклом ВЭЭ2-1-0,063-0,6К. V=0,063 м^3; D= 400 мм; h1= 1160 мм; L=715 мм; G=110 кг. H2=445 мм L=715 мм
Св-18	Сборник йодистого метила		Ст.	Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,01-0,6К. V=0,01 м^3; D= 250 мм; h1= 625 мм; L=605 мм; G=43 кг. H2=445 мм L=715 мм
М-20	Мерник йодистого метила		Ст.	Мерник стальной с мерным стеклом ВЭЭ2-1-0,01-0,6К. V=0,01 м^3; D= 250 мм; h1= 625 мм; L=605 мм; G=43 кг. H2=445 мм L=715 мм
Ф-21	Фильтр-сушилка		Ст.	Фильтр-сушилка типа ESF 400.Fф= 0,125 м^2; Габаритные размеры: L=780 мм; B=800 мм; H=1900 мм.
Св-22	Сборник маточного раствора		Ст./эм.	Сборник стальной эмалированный без рубашки с нижним спуском продукта СЭнв 0,063-1-12-01. V= 0,063 м^3; D= 500 мм; H= 515 мм; L= 692 мм; G=130 кг.
Св-23	Сборник этилового спирта		Ст.	Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,04-0,6К. V=0,04 м^3; D= 350 мм; h1= 850 мм; L=700 мм; G=65 кг. H2=445 мм L=715 мм
М-24	Мерник этилового спирта		Ст.	Мерник стальной с мерным стеклом ВЭЭ2-1-0,04-0,6К. V=0,04 м^3; D= 350 мм; h1= 850 мм; L=700 мм; G=65 кг. H2=445 мм L=715 мм
Св-25	Сборник промывного этанола		Ст.	Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,025-0,6К. V=0,025 м^3; D= 300 мм; h1= 785 мм; L=630 мм; G=50,5 кг. H2=445 мм L=715 мм
Т-26	Теплообменник		Ст.	Стальной теплообменник типа «труба в трубе». Охлаждение рассолом. Fт/о = 0,12 м^2, D1 = 57х4 мм, D = 25х3 мм,L= 1500 мм.
Св-27	Сборник конденсата этанола		Ст.	Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,01-0,6К. V=0,01 м^3; D= 250 мм; h1= 625 мм; L=605 мм; G=43 кг. H2=445 мм L=715 мм
Р-29	Реактор растворения и очистки метацина		Ст.	Реактор стальной с эллиптическим днищем и эллиптической съемной крышкой 0110. Мешалка рамная. Аппарат с рубашкой. Обогрев паром. V=0,16 м^3; D=500 мм; H=2250 мм; H2=750 мм; H3=1050 мм; n=56 об/мин; L1=862 мм; G = 370 кг.
Т-30	Теплообменник		Ст.	Стальной теплообменник типа «труба в трубе». Охлаждение рассолом. Fт/о = 0,12 м^2, D1 = 57х4 мм, D = 25х3 мм,L= 1500 мм.
Ф-31	Друк-фильтр		Ст.	Стальной емкостной фильтр, работающий под давлением, без рубашки ФЕд 0,2-0,063/0,043; Fном= 0,2 м^2, Vном = 0,063 м^3; D=500 мм; H=827 мм; L=930 мм; G= 200 кг.
Р-32	Реактор кристаллизации		Ст.	Реактор стальной с эллиптическим днищем и эллиптической съемной крышкой 0110. Мешалка рамная. Аппарат с рубашкой. Охлаждение холодильным рассолом. V=0,16 м^3; D=500 мм; H=2250 мм; H2=750 мм; H3=1050 мм; n=56 об/мин; L1=862 мм; G = 370 кг.
Ф-33	Фильтр-сушилка		Ст.	Фильтр-сушилка типа ESF 600.Fф= 0,30 м^2; Габаритные размеры: L=1150 мм; B=1230 мм; H=1760 мм.
Св-34	Сборник маточного раствора		Ст.	Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,1-0,6К. V=0,1 м^3; D= 400 мм; h1= 1455 мм; L=715 мм; G=110 кг.
Св-35	Сборник промывного этанола		Ст.	Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,025-0,6К. V=0,025 м^3; D= 300 мм; h1= 785 мм; L=630 мм; G=50,5 кг. H2=445 мм L=715 мм
Т-36	Теплообменник		Ст.	Стальной теплообменник типа «труба в трубе». Охлаждение рассолом. Fт/о = 0,12 м^2, D1 = 57х4 мм, D = 25х3 мм,L= 1500 мм.
Св-37	Сборник конденсата этанола		Ст.	Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,01-0,6К. V=0,01 м^3; D= 250 мм; h1= 625 мм; L=605 мм; G=43 кг. H2=445 мм L=715 мм