4.4 Расчет площади поверхности и геометрических размеров наружного змеевика
Производим расчет для реактора объемом 12,6 м3
Расчет площади поверхности теплопередачи змеевика производится по уравнению теплопередачи
Q=k·F·△tср , (4.30)
где Q – тепловой поток, Вт;
k
– коэффициент теплопередачи, 
;
F – площадь поверхности теплопередачи, м2;
△tср – средняя разность температур горячего и холодного теплоносителя, К.
Средняя разность температур рассчитывается по формуле:
,
(4.31)
где Δtб – большая температура, оС
Δtм – меньшая температура, оС
оС
Площадь поверхности змеевика, необходимую для нагрева реакционной смеси:
F=
Определение размеров змеевика, наружный диаметр которого принимаем равным 0,06 м.
Длина змеевика рассчитывается по формуле:
,
(4.32)
где F – площадь поверхности змеевика, м2 ;
D – наружный диаметр змеевика, м;
Принимаем диаметр витка змеевика, dн :
Dнар = Dвн+2·Sстенки =1,800+2·10=1,82м
Длина одного витка змеевика рассчитывается по формуле:
L1 витка =π·Dнар, (4.33)
L1витка =3,14·1,82=5,7м
Число витков змеевика рассчитывается по формуле:
n=
(4.34)
n
Высота змеевика в реакторе рассчитывается по формуле:
(4.35)
Производим расчет для реактора объемом 6,3 м3
Расчет площади поверхности теплопередачи змеевика производится по формуле 4.30
Средняя разность температур рассчитывается по формуле 4.31.
оС
Площадь поверхности змеевика, необходимую для нагрева реакционной смеси:
F=
3
Определение размеров змеевика, наружный диаметр которого принимаем равным 0,06 м.
Длина змеевика рассчитывается по формуле 4.32
Принимаем диаметр витка змеевика, dн :
Dнар = Dвн+2·Sстенки =1,800+2·10=1,82м
Длина одного витка змеевика рассчитывается по формуле 4.33
L1витка=3,14·1,82=5,7м
Число витков змеевика рассчитывается по формуле 4.34
n=
Высота змеевика в реакторе рассчитывается по формуле 4.35
4.5 Расходные нормы теплоносителей на 1 тонну готового продукта
mводы =Σmводы
mводы = 4·(2090+4433,97+2701,2)+6126,6=43027,3 кг
43027,3 кг воды - 4937,2 кг Э-40
mводы - 1000 кг/т
mводы
=
кг
На реактор объемом 6,3 м3
Qсумм = 435700,99+633142,79+446292,55+528445,68+868955,8=2912537,6 кДж
Qсумм = 2912537,6·4,19·10-6 =0,7 Гкал
На реактор объемом 12,6 м3
Qсумм = 1340283,9+1503362,9=2843646,8 кДж
Qсумм = 2843646,8·4,19·10-6 = 0,68 Гкал
Общее количество тепла
Qобщ = 4·0,7+0,68 = 3,48 Гкал
3,48 Гкал – 4937,2 кг Э-40
Qпар - 1000 кг
Qпар
=
Гкал/т
Нормы расходов основных видов сырья и энергоресурсов представлены в таблице 4.1
Таблица 4.1 - Нормы расходов основных видов сырья и энергоресурсов
Наименование компонента |
Количество |
1 |
2 |
Топливо и энергия на технологические нужды: - теплоэнергия (пар), Гкал - оборотная вода, м3 - хозяйственно-питьевая вода, м3/т - сжатый воздух, м3 - азот, м3 |
0,7 4003,4 4711,5 40,9 62,3 |
4.6 Механические расчеты
4.6.1 Расчет механического перемешивающего устройства реактора
1) Выбор типа перемешивающего устройства.
Для перемешивания выбираем якорно-рамную мешалку.[6]
Рекомендуемый диаметр мешалки[6]:
d
=
,
(4.36)
d
=
мм
Выбираем мешалку d = 1,75 м, рекомендуемая частота вращения n = 0,42 об/сек
2) Определение затрат мощности на перемешивание и подбор электродвигателя.
Определяем режим перемешивания
Re
=
,
(4.37)
где Re – критерий Рейнольдса;
ρ – плотность реакционной массы, кг/м3;
n - частота вращения мешалки, об/с;
d – диамерт мешалки, м;
μ – вязкость реакционной массы, Па·с
Re
=
Находим значение критерия мощности КN = 1[5]
Рассчитаем мощность, потребляемую мешалкой при установившемся режиме:
N=KN·ρ·n3·d5, (4.38)
где KN – критерий мощности;
ρ – плотность перемешиваемой среды кг/м3;
n – частота вращения мешалки, об/сек;
d – диаметр мешалки, м;
N = 1·1000·0,423·1,755 = 1052 Вт
Рассчитываем мощность привода мешалки:
Nдв=
,
(4.39)
где Nдв – мощность двигателя, Вт;
NТР – потери мощности на трение в уплотнении, Вт;
ƞ – коэффициент полезного действия.
Nдв
=
Вт
Принимаем к установке стандартный электродвигатель во взрывозащищенном исполнении номинальной мощностью 1,5 кВт. На аппарате устанавливаем нормализованный привод типа IV(МН 5858-66). Высота привода 2,309 м, масса 965 кг[5]