![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Содержание
- •Введение
- •Промышленные методы получения изопропилбензола
- •Получение гидропероксида изопропилбензола
- •Механизм окисления изопропилбензола
- •2. Описание технологической схемы
- •3.Характеристика исходного сырья и готовой продукции, обращающихся в технологическом процессе
- •4.Материальный баланс установки окисления ипб в гидроперекись изопропилбензола
- •Расчёт состава примесей в окислительной шихте
- •Расчёт состава окислительной шихты
- •Расчёт количества окислителя
- •Расчёт количества продуктов, уносимых с абгазами
- •5.Тепловой баланс установки окисления ипб в гидроперекись изопропилбензола
- •6. Конструктивно-механический расчёт колонны
- •6.1. Расчёт общей высоты колонны.
- •6.2. Расчёт штуцеров колонны
- •6.3. Расчёт толщины обечайки корпуса.
- •6.4. Расчёт толщины стенки днища.
- •6.5. Расчёт опор колонны.
- •7.Расчёт и подбор вспомогательного оборудования
- •7.2. Расчёт теплообменного аппарата.
- •7.3. Расчёт ёмкости сбора абгазов.
- •8. Нормы технологического режима
- •9.Аналитический контроль технологического процесса
- •10. Автоматизация и сигнализация процесса
- •Заключение
- •Библиографический список
7.2. Расчёт теплообменного аппарата.
Произведём расчёт теплообменного аппарата, предназначенного для отвода тепла, выделяющегося в ходе процесса окисления в колонне.
Изначально примем к установке теплообменник согласно ГОСТу 15118-79 [12] и проверим, возможно ли его использование для нормального поддержания технологического режима.
Таблица 8
Длина труб |
6 |
м |
Поверхность теплообмена |
219 |
|
Число ходов z |
1 |
|
Диаметркожуха |
800 |
мм |
Диаметр труб |
25x2 |
мм |
Число труб n |
465 |
|
Исходя из
материального баланса, массовый приход
шихты составляет 46461,03 кг/час. Удельная
теплоёмкость шихты составляет 260,81
Дж/кг·К, начальная температура - 125,
конечная - 122
.
Плотность шихты
,
динамическая вязкость
,
теплопроводность
.
В качестве хладагента
используется вода с температурой
.
Физико-химические свойства воды:
плотность воды
,
динамическая вязкость
,
теплопроводность
Вт/моль·К.
Тепловая нагрузка
аппарата составляет
Вт, расход охлаждающей воды 0,029 м
/с.
Произведём уточненный расчёт коэффициента теплопередачи.
где
и
-
коэффициенты теплоотдачи шихты и воды
соответственно, Вт/(м*К);
- сумма температурных
сопротивлений, Вт/(
*К).
Рассчитаем
коэффициент теплоотдачи для трубного
пространства
.
В трубное пространство
подаётся шихта
=46461,03
кг/час = 12,91кг/сек.
Плотность шихты
=754,30кг/
.
Объёмная скорость шихты равна
,
Внутренний диаметр
трубы равен
.
Линейная скорость
,
м/с, находится по формуле
,
где G – объёмная
скорость подачи,
сек;
d – внутренний диаметр трубы, м; n – число
труб в теплообменнике; z – число ходов
в теплообменнике.
Следовательно, линейная скорость шихты
.
Динамическая
вязкость сырья0,000135
Па*с.
Критерий Рейнольдса
,
где w – линейная
скорость, м/с; d – внутренний диаметр
трубы, м;-
плотность шихты,
;
динамическая
вязкость, Па*с;
,
т.е. режим турбулентный.
Для турбулентного режима критерий Нуссельта рассчитывается по формуле
,
где
,
где
- удельная теплоёмкость шихты=260,81 Дж/(кг
К);
-
удельная теплопроводность шихты=0,121
Вт/(м К),
-
динамическая вязкость шихты =0,000135 Пас.
.
Критерий Нуссельта:
Коэффициент теплоотдачи:
,
где
-
коэффициент теплоотдачи, В/(м К);
-
критерий Нуссельта;
-
коэффициент теплопроводности, Вт/(м К);
-
внутренний диаметр трубы, м;
Коэффициент теплоотдачи окисляемой шихты:
.
Рассчитаем
коэффициент теплоотдачи для межтрубного
пространства
.
В межтрубное пространство реактора подается вода.
Объёмный расход воды найдем по формуле:
Рассчитаем площадь межтрубного пространства:
Эквивалентный диаметр находим по формуле:
Определим скорость воды в межтрубном пространстве:
Критерий Рейнольдса для воды:
,
т.е. режим турбулентный.
Для турбулентного режима критерий Нуссельта рассчитывается по формуле
,
где
,
где
- удельная теплоёмкость воды=4181,1 Дж/(кг
К);
-
удельная теплопроводность воды=0,58
Вт/(м·К),
-
динамическая вязкость воды =0,000809Па·с.
.
Критерий Нуссельта:
Коэффициент теплоотдачи воды:
.
Термические сопротивления по справочным данным составляют:
теплопроводность
стали
=47
Вт/(м К);
толщина стенки
=0,002м;
тепловое сопротивление для воды
Таким образом ,
Коэффициент теплопередачи по формуле:
.
Тогда расчётная поверхность теплообмена по формуле:
м
.
Запас
составит
.
Вывод: выбранный теплообменный аппарат подходит для нормального поддержания технологического режима с запасом поверхности равной 9,94%.