Расчет поверхности теплообмена реактора

 

Поверхность теплообмена рассчитывается по уравнению:

(7.14)

где - тепловой поток, Вт/м ;

- коэффициент теплопроводности, Вт/м ;

время данной стадии, с;

средняя разность температур:

= 377,6 кВт (7.15)

Находим коэффициент теплопроводности :

(7.16)

где - коэффициенты теплопередачи, Вт/м .

При перемешивании жидкостей мешалками рассчитывается:

(7.17)

(7.18)

(7.19)

(7.20)

где диаметр сосуда, м;

частота вращения мешалки, с ;

диаметр окружности мешалки, м;

- динамический коэффициент вязкости жидкости при температуре стенки рубашки;

- динамический коэффициент вязкости жидкости при средней температуре;

- сумма термических сопротивлений всех слоев, из которых состоит стенка, включая слои загрязнений, Вт/м .

Рассчитываем :

Где

=1,04 мн/м ,

2 с ,

1,2 м,

=0,549 [12,табл.XXXIX]

где внутренний диаметр аппарата;

где кДж/(кг град);

Вт/м [12,табл. XXXIX]

где =0,56

где Вт/м - коэффициент теплопроводности стирола

[21,табл. XXXIX]

Для кипящей воды рассчитывается:

(7.21)

где - давление, .

По табл. XXXIX [13] для воды при 100 С

(7.22)

ɡ=

ɑ₂=(3.4*1.03^0.18/1-0.0045*1.03)*15,8^2/3=21,6

(7.23)

где - толщина стенки, м;

- теплопроводность стенки, Вт/м ;

=0,012 м; =46,5 Вт/м .

k=

Тогда поверхность теплообмена будет равна:

F= м

F _апп =23,87 м , > , условие выполняется.

МЕХАНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

 

Расчет мешалки

Для перемешивания жидкости с динамическим коэффициентом вязкости =0,549 [21,табл.XXXIX] выбираем импеллерную мешалку [18, табл. 28.1].

Расчетная мощность на валу определяется:

(8.1)

где - коэффициент, учитывающий степень заполнения аппарата, ;

- коэффициент, учитывающий увеличение потребляемой мощности при пуске или в результате повышения сопротивления среды в процессе перемешивания. Для импеллярных мешалок [9, с. 341]

- сумма коэффициентов, учитывающих увеличение мощности, вызываемое наличием в аппарате вспомогательных устройств (учитывается только для перемешиваемых сред вязкостью £ 0,1 ).

мощность, потребляемая на перемешивание, Вт

(8.2)

критерий мощности; плотность перемешиваемой среды, [21,табл.XXXIX];

число оборотов мешалки;

- диаметр мешалки, принимаем [9, табл. 28.1]

Рассчитаем оптимальное число оборотов мешалки:

(8.3)

где w - оптимальная окружная скорость мешалки. Принимаем для импеллярной мешалки [18, табл. 28.2]

, что соответствует 180 .

Для расчета коэффициента мощности необходимо рассчитать критерий :

(8.4)

определяем в зависимости от [9, кривая 1 по графику 28.1], .

Мощность, потребляемая на перемешивание:

Расчетная мощность на валу:

Выбираем тип редуктора ВО – II 180 – 1500 [9, табл. 29.2].

 

Рис. 8.1 Эскиз импеллерной мешалки

Расчет штуцеров

 

Штуцера рассчитывают на пропускную способность. Рассчитывают диаметр штуцера по формуле:

,м (8.5)

где - массовый расход, кг/с;

- плотность, кг/м ;

- линейная скорость, м/с.

принимается из условий потока жидкостей:

а) самотеком - для низковязких жидкостей = до 1 м/с, для высоковязких жидкостей = 0,4-0,5 м/с.

б) принудительная подача – для низковязких жидкостей = до 10 м/с, для высоковязких жидкостей = 4-5 м/с.

Рассчитываем штуцер для входа стирола:

Из материального баланса 6867,9кг, из табл.5.1 1,5 ч, 906 кг/м .

Стирол подается самотеком, значит =0,5 м/с.

d= м

По [18] принимаем условный диаметр м, остальные штуцера рассчитываем аналогично. Основные размеры фланцев приняты [18, табл.20.9] в зависимости от принятого условного диаметра.

Табл. 8.1

Назначение штуцеров

Обозн.	Назначение	Кол.
А	Для жидкостной гребенки
Б	Для газовой гребенки
В	Люк для сыпучих и отбора проб
Г1,2	Отбойники отражатели с термометром сопротивления		125/М20х1,5
Д	Для разрывной мембраны и предохранительного клапана
Е1,2	Вход/выход воздуха в пневмоцилиндре		G1
Ж	Люк
З1,2	Для отбора давления
И	Выгрузка продукта
К1,2	Вход теплоносителя
Л1,2	Вход теплоносителя
М1,2	Вход теплоносителя
Н1,2	Вход теплоносителя
П	Для входа запирающей жидкости			-

 

Продолжение табл. 8.1

Р	Для выхода запирающей жидкости			-
С	Для входа охлаждающей жидкости			-
Т	Для выхода охлаждающей жидкости			-
У	Для выхода жидкости из уплотнителя			-
Ф	Для отвода утечек			-