V. Методика расчета кожухотрубного реактора идеального вытеснения для проведения эндотермического процесса

1. Конечная концентрация основного сырьевого компонента А

2. Среднее время пребывания реакционной массы в трубках трубного пучка

3. Объем массы в трубках трубного пучка

4. Тепловая мощность химического реактора

5. Расход конденсирующегося пара в межтрубном пространстве

.

6. Средняя движущая сила процесса теплопередачи (рисунок 2)

6а. Заданная поверхность теплопередачи

6б. Внутренний диаметр трубок трубного пучка

6в. Число трубок в трубном пучке

6г. Диаметр кожуха реактора D_k и d_k

7. Средняя температура реакционной массы (рисунок 2)

8. Вязкость реакционной массы при средней температуре

9. Число Рейнольдса реакционной массы в трубке трубного пучка

10. Средняя скорость реакционной массы

11. Число Прандтля для реакционной массы в трубках

12. Средняя температура ржавчины x на внешней поверхности трубки (со стороны конденсирующегося пара) определяется методом половинного деления между температурой пара t_d и средней температурой реакционной массы t_p с учетом необходимости равенства удельных тепловых мощностей пара и реакционной массы (рисунок 3).

13. Движущая сила процесса теплоотдачи от конденсирующегося пара к ржавчине на внешней поверхности трубки

14. Удельная тепловая мощность конденсирующегося пара

15. Движущая сила процессов теплопроводности через ржавчину, стенку, накипь и солевой камень

16. Температура солевого камня и накипи на внутренней поверхности труб со стороны реакционной массы (рисунок 3)

17. Отношение чисел Прандтля к Прандтлю стенки для реакционной массы в степени 0,25 (характеризует направление теплового потока)

18. Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к ржавчине на внешней поверхности трубки

19. Число Грасгофа для реакционной массы в трубке при ламинарном течении

20. Число Нуссельта для реакционной массы рассчитывается по одному из трех уравнений

если Re<2320 – режим ламинарный

;

если - режим переходный

;

если Re>10000 – режим турбулентный

.

21. Коэффициент теплоотдачи для реакционной массы

22. Движущая сила процесса теплоотдачи от накипи и солевого камня к реакционной массе

23. Удельная тепловая мощность реакционной массы

24. Разница удельных тепловых мощностей пара и реакционной массы (функция рассогласования) (таблица 4)

25. Средняя удельная тепловая мощность:

26. Относительная разница удельных тепловых мощностей пара и реакционной массы:

27. Коэффициент теплопередачи, расчетный (таблица 3)

.

VI. Результаты расчетов и их графическая интерпретация

Таблица 2 – Расчетные параметры

№	Наименование параметра	Размер-ность	Обозначения		Величина
			в учебной литературе	в программе
1	Конечная концентрация реагирующего компонента А на выходе из реактора	мольА/м3	Сак	cak	0,6
2	Среднее время пребывания реакционной массы в трубках трубного пучка	c	τс	tc	31,3
3	Объем реакционной массы в трубках трубного пучка	м3	Vp	vp	0,0313
4	Тепловая мощность химического реактора	кВт	Q	q	0,7426
5	Расход конденсирую-щегося пара в межтруб-ном пространстве	кг/час	Gd	gd	72,16
6	Средняя движущая сила процесса теплопередачи	°С	∆tcр	dt	82,8
7	Заданная поверхность теплопередачи	м2	F	F	4,55
8	Внутренний диаметр труб трубного пучка	м	dв	dв	0,0275
9	Теоретическое число трубок	-	nt	nt	13,2
10	Средняя температура реакционной массы	°С	tp	tp	50,1
11	Вязкость реакционной массы при средней температуре	Пас	μ	vi	0,56510-3
12	Число Рейнольдса для реакционной массы	-	Re	Re	6169,2
13	Средняя скорость реакционной массы в трубах	м/с	Vc	vc	0,128
14	Число Прандтля для реакционной массы	-	Pr	Pr	0,139
15	Температура ржавчины на внешней поверхности труб	оС	x	x	124,3
16	Движущая сила процесса теплоотдачи от конденсирующегося пара к ржавчине	оС	∆tD	dtd	8,6
17	Удельная тепловая мощность конденси-рующегося пара		qD	qd	9549,7
18	Движущая сила процессов теплопроводности через ржавчину, стенку трубки, накипь и солевой камень	оС	∆tw	dtw	3,07
19	Температура ржавчины, накипи и солевого камня на внутренней поверхности труб со стороны реакционной массы	оС	tw	tw	121,2
20	Отношение чисел Прандтля реакционной массы к Прандтлю стенки	-		pro	0,664
21	Число Нуссельта для реакционной массы	-	Nu	nu	5,86
22	Число Грасгофа для реакционной массы	-	Gr	gr	-
23	Коэффициент теплоотдачи		α	al	134,2
24	Движущая сила процесса теплоотдачи от ржавчины, накипи и солевого камня к реакционной массе	°С	∆tp	dtp	71,13
25	Удельная тепловая мощность реакционной массы		qp	qp	9549,7
26	Разница удельных тепловых мощностей пара и реакционной массы (функция рассогласования)		y	y	-3,5
27	Средняя удельная тепловая мощность		qc	qc	9549,7
28	Относительная разница удельных тепловых мощностей конденсирующегося пара и реакционной смеси	-	u	u	0,00001
29	Коэффициент теплопередачи, расчетный		Kt	ktp	115,33
30	Диаметр кожуха	м	Dк	dk	0,335

Рисунок 1 - Схема кожухотрубчатого реактора с противоточным движением реакционной массы в трубах трубного пучка и пара: 1 – трубки трубного тучка; 2 – трубные решетки; 3 – корпус; 4 – крышки корпуса.

Рисунок 2 - Схема изменения температуры реакционной массы (1) и конденсирующегося пара (2) по длине трубок трубного пучка (режим противотока).

Рисунок 3 - Схемы изменения температур пара, конденсата (1), ржавчины (2) на трубке со стороны пара, стенки (3) трубки, накипи и солевого камня (4) на внутренней стенке трубки и реакционной массы в тепловом пограничном слое (5)

Таблица 3 - Результаты варьирования заданного K_t и расчетного K_tp коэффициентов теплопередачи

Kt,	100	110	116	115,5	115,4
Ktp,	116	115,8	115,3	115,33	115,336

Примечание. Варьирование заданного коэффициента теплопередачи K_t проводится до тех пор, пока он не станет равным или несколько меньше расчетного коэффициента теплопередачи K_tp.

Таблица 4 - Зависимость относительной разницы удельных тепловых мощностей у конденсирующегося пара и реакционной жидкости от температуры ржавчины x со стороны конденсирующегося пара

x, °C	123,8	124,25	124,3	124,3102
у,	433,4	58	-8,03	-3,505