химический каталог




Проектирование процессов и аппаратов химической технологии

Автор И.Л.Иоффе

уплотнении с мягкой набивкой, рассчитывается по формуле

Ny„=tMf,pn4pl„, (7.59)

где /„ = 90 ~ 130 мм — высота набивки. ?

Высоту набивки можно рассчитать по формуле

/Н=(4-М0)6Н, (7.60)

где 6н—толщина мягкой сальниковой набивки, м:

6н = (4-5)-10-245. (7-61)

Перейдем к расчету диаметра вала мешалки. Для определения минимального диаметра вала находим расчетный крутящий момент AfKP (в Н-м):

Мкр = N'lm. (7.62)

Здесь JV' = КпКп ^ KtN't <о — угловая частота вращения перемешивающего устройства, с"1.

(7.63)

Диаметр вала мешалки:

d„ = 1,71 -^Мкр/т„0„,

где хаоа— допускаемое напряжение на кручение для материала вала, Па.

В зависимости от типа привода» схемы нагрузки, конструкции опор и эксплуатационных особенностей аппарата диаметр вала уточняется.

7.4. ПРИМЕР РАСЧЕТА РЕАКТОРА С МЕШАЛКОЙ

Задание на проектирование. Рассчитать полимеризатор с механическим перемешиванием реагирующих веществ для проведения непрерывного процесса эмульсионной полимеризации.

Исходные данные:

1) производительность аппарата по сухому веществу G — 14,43 т/сутки

(0,167 кг/с);

2) массовая концентрация мономера в исходной смеси .к = 40%;

3) степень превращения мономера в полимер г\ — 0,8;

4) удельная теплота реакции t?P=8,9-105 Дж/кг продукта;

5) температура реакции Тр ~ 307 К;

6) исходная смесь поступает в реактор при температуре То — 313 К;

7) физические свойства реакционной смеси: рсн = 1056 кг/м3; сСи — = 3,14-105 Дж/(кг-К); Яс„ = 0,407 Вт/(м-К); цсм = 4-103 Па-с;

8) в качестве хладагента используется рассол с температурой на входе Твх = 260 К, который нагревается не более чем па 4 К. Физические свойства рассола: ррс = 1240 кг/м3; црс=8,56-10~3 Па-с; срс = 2840 Дж/(кг-К); Ярс = 0,456 Вт/(м-К);

9) иа внутренней поверхности реакционного объема образуется слой отложений с тепловым сопротивлением, равным г3 = 5-Ю-4 м2-К/Вт;

10) по технологическим условиям процесс полимеризации должен продолжаться в аппарате в течение 5 ч (тр — 18-Ю3 с).

Выбор типа реактора. Выбор конструктивного типа полимеризатора зависит от производительности, времени полимеризации, теплового эффекта реакции, реологических и теплофизических свойств среды, допустимой разности температур в реакторе, требования к качеству продукта. Кроме того, известно, что при условном коэффициенте скорости отвода теплоты Кус ~> > 900 Вт/(м3-К) Для нормального проведения процесса необходимо иметь реактор с развитой поверхностью теплообмена.

В процессе необходимо обеспечить гидродинамический режим идеального перемешивания (полного смешения), что обусловливает мгновенное выравнивание концентрации и температуры во всем реакционном объеме. По условиям кинетики проведения процесса время перемешивания должно быть равно Тпер = 90 с. Следовательно, при непрерывном ведении полимеризации необходима раздельная подача реагентов в аппарат. С этой целью лучше выбрать каскад реакторов с интенсивным перемешиванием взаимодействующих фаз.

Во избежание увеличения заростаиия поверхности теплообмена пленкой полимера, толщина которой равна бп = 0,0005 м, аппарат должен иметь минимальное число внутренних устройств. Ввиду того, что среда является высоковязкой, выбираем для перемешивания мешалку якорного типа.

Таким образом, в качестве варианта аппаратурного оформления процесса принимаем каскад полимеризаторов непрерывного действия.

Общий рабочий объем каскада определяется по формуле

' vP—51-.

РрЛТ)

196

197

Площадь поперечного сечения потока: F = 0,785 [О2 - (D + 2S)2] = 0,785 [l,l2 - (l,0 + 2 ? 0.012)2] - 0,126 м2.

Таким образом, скорость течения рассола:

Шр = 1,55/(1240 -0.126) = 0,01 м/с.

Эквивалентный диаметр канала рубашки между корпусом аппарата и рубашкой:

d9 = д, _ (/j + 2S) = 1,1 - (1,0 + 2 ? 0,012) = 0,076 м.

Определим коэффициент теплоотдачи для рассола. Критерий Прандтля:

Рг = 2,84 • 103 ? 8,56 • 10" 3/0,456 = 53,3.

Критерий Рейнольдса:

Re = 0,01 -0,076- 1240/(8,56- 10~3)= ПО.

Так как скорость течения рассола в канале между корпусом аппарата и рубашкой и критерий Рейнольдса весьма малы, что приведет к низкому коэффициенту теплоотдачи со стороны рассола, примем в качестве поверхности теплообмена трубы, разрезанные на две части и приваренные к стенке реактора нормальным сварным швом. Принимаем полутрубы внутренним диаметром 70 X 4.0 мм из стали Х18Н10Т. Коэффициент ее теплопроводности Я,= 16,4 Вт/(м-К) ПО].

Эквивалентный диаметр для полутруб:

dB = 0,6dTP = 0,06.0,6 = 0,036 м.

Площадь сечения канала:

F = 0,785 ? 0,06г/2 = 0,001413 и2.

Величина смоченного периметра сечения полутрубы

/7 = dTp -f- (яЛ1р/2) = 0,06 Ч- (3,14- 0,06/2) = 0,154 м.

Скорость течения рассола по каналу поверхности теплообмена: шр = 1,55/(1240 - 0,001413) =0,88 м/с.

Определим коэффициент теплоотдачи для рассола. Значение критерия Рейнольдса:

Re = 0,88 - 0,036 • 1240/(8,56 • 10" 3) = 4590.

Значение критерия Прандтля:

Рг = 2,84 • 103 ? 8,56 -10" 3/0,456 = 53,3.

Так как Re = 4590, режим течения рассола — переходный. Критерий Нуссел

страница 56
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97

Скачать книгу "Проектирование процессов и аппаратов химической технологии" (3.61Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
аренда акустических систем
Компания Ренессанс: лестницы металлокаркас - качественно и быстро!
nadir кресло
личное хранение круглосуточно

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)