Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
OPOS.doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
309.25 Кб
Скачать

11. Основные показатели работы трубчатых печей и их классификация.

Р аботу трубчатой печи хар-ют следующие осн. показатели: производительность, полезная тепловая нагрузка, теплонапряженность и коэффициент полезного действия. Производительность печи – кол-во сырья в тоннах, нагреваемого в печи в ед.времени (сутки). Суточная производительность печей колеблется в широких пределах (от 50 до 2000 т). Зависит она от многих факторов: количества змеевиков в печи, вида сырья, назначения печи (нагрев или разложение сырья), диаметра змеевика, скорости прохождения сырья внутри змеевика. Полезная тепловая нагрузка – количество тепла, к-ое воспринимается сырьем в печи. Полезная тепловая нагрузка трубчатых печей составляет от 6 до 25 кВт. Теплонапряженность поверхности нагрева – количество тепла в кВт (ккал), переданного через 1 м2 поверхности змеевика в час. Чем выше значение теплонапряженности труб, тем более эффективно передается тепло. Чем больше термоустойчивы сырье и металл труб, чем меньше вязкость сырья и выше скорость его движения в трубах, тем большую теплонапряженность труб можно допустить. Теплонапряженность в современных трубчатых печах, н.: пиролиза углеводородов. КПД печи численно равен части общего выделившегося в печи тепла, к-ая полезно использована в печи. При полном сгорании топлива КПД печи зависит от ее конструкции, коэффициента избытка воздуха (показывающего, во сколько раз больше подано в печь воздуха, чем это необходимо для полного сгорания топлива) и температуры дымовых газов, покидающих печь. Для трубчатых печей КПД=0,6-0,85. Радиантно-конвекционные трубчатые печи классифицируют: а) конфигурации (односкатные, шатровые и цилиндрические); б) количеству радиантных камер (однокамерные, двухкамерные и многокамерные); в) числу потоков сырья (однопоточные и двухпоточные); г) месту расположения конвекционной камеры (с нижним, верхним и боковым расположением конвекционной камеры); д) способу облучения труб (печи с односторонним или двусторонним облучением труб). а – конвекционная печь; б – однокамерная печь с боковым расположением конвекционной камеры; в – однокамерная печь с нижним расположением кон­векционной камеры; г – однокамерная печь с верхним расположением кон­векционной камеры; д – вертикальная цилиндрическая печь; е – однокамер­ная печь беспламенного горения с панельными горелками; ж – двухкамерная двухпоточная печь с горизонтальным сводом; з – двухпоточная двухкамерная печь с наклонным сводом; 1 – горелки; 2 – радиантный змеевик; 3 – конвекционный змеевик; 4 – дымоход; 5 – перевальная стенка; 6 – панельные горелки.

12. Особенности применения реакторов смешения и вытеснения.

РИС имеют перемешивающее устройства: механическая либо циркуляционные насосы (турбулентный режим). для жидкофазных процессов. В каждой точке раствора концентрация кат. РИВ не имеют перемешивающее устройство, это трубчатые аппараты. В них ламинарный режим для газофазных процессов. Время пребывания всех частиц в растворе одинаково. Концентрация в РИВ меняется плавно, а РИС скачкообразно в каждый момент времени. В РИВ движущая сила больше чем в РИС (из-за концентрации) и РИВ продуктивны.

13. Расчет теплового баланса адиабатического реактора. Любой тепл.баланс основывается прежде всего на законе сохранения энергии: сколько тепла вошло в аппарат, столько и вышло,за вычетом тепла в окружающую среду. Iрод: Qп=Qр+Qпот;Qc=G·cp·T;G-производительность;cp-теплоемкость. IIрод(фаза перехода):Q=G·r; Qприхода=∑Gi·cpi·Ti;∑-тепла всех матер.потоков которые входят в реактор. Q’расх=∑Gi·cpi·Ti-количество тепла отводимое всеми потоками в системе. Q”расх=G·∆Hp; G-количество превращенного вещества.Hp-тепло выделяющееся при расходовании 1моля вещества. Qпот=0,02÷0,03Qприх; Температура и массовые расходы исходных веществ известны заранее. Тепловой эффект реакции можно, определить из справочных данных либо экспериментально. Количество израсходованного при этом сырья и кол-во образовавшихся продуктов известны из расчета мат.баланса. Теплоемкости продуктов и исходных веществ известны заранее. Следовательно тепловой расчет адиабатического р.сводится к определению температуры реакционной массы на выходе из реактора. Знание данной температуры позволит понять сколько оптимально работает р.:

Gi·cpi·Tiвых(∑Gi·cpiQх.р- Qпот;

Твых=((∑Gi·cpi·Ti+ Qх.р- Qпот) / ∑Gi·cpi);

В большинстве случаев выходящая из аппарата реакционная смесь поступает в теплообменный аппарат. Полученная температура является исходной для расчета количества теплоносителя и хладоагента в последующей теплообменной аппаратуре. Для проведения эндотермических реакций как правило используют 2 адиабатических р.с промежуточным теплообменником в котором выходящая охлажденная реакционная масса в следствии химических реакций заново перегревается и поступает в последующий реактор Данный процесс нашел свое применение при парофазной дегидротации МФК в стирол.

14. Расчет теплового баланса изотермического реактора. Отличительной чертой изотермич. реактора яв-ся const t по всему сечению ап-та. Он прим-ся в основном в процессах, протекающих с выделением тепла, следовательно для поддержания t на опред. уровне исп-ся различ. теплообменные элементы. Поверхность тепловых элем. должна обеспечивать эффективный теплоотвод выделившийся в ходе протекания хим.р-ция тепла. Большинство хим.р-ции яв-ся каталитическими, а в основном в широкое распространение получил гетерогенный катализ. Эти катализаторы обладают низкой теплопроводностью и следовательно для эффективного под-вода тепла или заполняют трубки, а в межтрубной полости ап-та циркулирует хладагент Т=const; Qприх=Qрасх. Тепловой расчет изотермич.реактора сводится и опред.кол-ва хладагента поступившего в реактор необходимого для снятия выделившего тепла

Qприх=G2*Cpx*T2+G1*Cpc*T1; G2-?

Qрасх=G1*Cp*T1+G2*Cpx*T1+-Qпр.+Qпот;

Qх.р.= Qх.рi;

Qх.рi=vi(Hпрод.-Hисх.в.);

G2*Cpx*T2+G1*Cpc*T1=G1*Cpр.м.*T1+G2*Cpx*T1+-Qх.пр.+Qпот;

Qпот.=0,02*Qприх.;

2*(Gр.х.*T2-Cpx*T1)=G1*Cp*T1-G1Cрc*T1+-Qх.пр.+Qпот;

G2=(G1*T1*(Cрр.м.-Cрc)+-Qх.пр.+Qпот.)/Cpx(T2-T1)

В уравнении теплового баланса учитываются все и тепловые потоки, входящие в реакор и выходящие из него. Такими потоками яв-я:

Qвх – теплота реакционной смеси

Qвых – теплота покидающая объем

Qхр – теплота хим. реакции (завищая от поглащения или выделения)

Qто – теплота расход. На теплообмен с окр. средой

Qфп – теплота фазовых превращений

Для стационарного режима

Для нестационарного режима происходит положительное или отрицательное накопление теплоты в элементарном объеме.

Уравнения яв-я общими для теплового баланса. В изотермическом режиме температура реакционной смеси, выходящей в реактор = температуре в реакторе и температуре смеси покидающей реактор. Это возможно, если выделение или поглощение теплоты в результате химической реакции полностью компенсируется теплообменом с окружающей средой. Для стационарного изотермического режима при постоянстве физ. Свойства системы можно записать:

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]