Тепловой расчет реактора непрерывного действия

Барботажные реакторы непрерывного действия можно рассматривать как аппараты идеального смешения по жидкой фазе с неизменными во всем объеме концентрациями веществ и температур системы.

Тепловой баланс с протоком жидкости в количестве V_ж можно записать:

- V_ж ∙ρ_ж ∙ ΔJ_ж – V_г ∙ρ_г ∙ ΔJ_г ± V_ж q_p ∙ r + (-V_к ∙ρ_к ∙ J_к) + N – Q_пот ± Q = 0 (7.52)

где ΔJ_ж – разность энтальпий жидкости на выходе и входе в реактор.

Решая уравнение (7.52) относительно Q, определяем эту величину и далее по этому значению находим необходимую поверхность теплообмена в виде рубашки и встроенных в реактор теплообменников по уравнению (7.53):

Q = K ∙ F ∙ ΔT (7.53)

Δ Т – среднюю разность температур определяем как в обычном теплообменнике, а для расчета коэффициента теплопередачи необходимо знание коэффициента теплоотдачи α, от газожидкостной смеси к поверхности теплообмена, значение которого находится из критериальной зависимости.

Например, для барботажных колонн с жидким реагентом с небольшой вязкостью (до 0,1 Па∙с), со средним газосодержанием φ_г ≤ 0,3 α₁ можно определить по следующим уравнениям:

Nu = 0,15 ∙ K_б^1/4 ∙ Pr^1/3 при К_б ≤ 18 (7.54)

Nu = 0,3 ∙ Pr^1/3 при К_б ≥ 18 (7.55)

где ; l_сл = (V²/g)^1/3 – масштаб толщины пристенного слоя;

- критерий режима барботажа.

Для газлифтных реакторов с большим тепловым эффектом (см. рис. ) α, можно рассчитать по следующей зависимости:

(7.56)

где d_б – диаметр барботажной трубы;

(7.57)

где y ≈ 0,5 ∙ d_б

147