QT = k × F × tcp
Отсюда расчетная поверхность теплообмена равна:
рас =
QT / k × tcp
Где k - коэффициент теплопередачи,
Вт / м2 × град; - средняя
температура среды,
к = 1 / (1/α1 + 1/α2 + 1 /гз1 +
1/гз2 + δ/λ)
Где α1 и α2 - коэффициенты теплоотдачи реакционной среды и теплоносителя, Вт / м2 × град;
гз1 и гз2 - тепловая проводимость загрязненных стенок, Вт / м2 × град:
гз1 = 2900 Вт / м2 × град - вода среднего качества,
гз2 - 5700 Вт / м2 × град - для органической жидкости;
δ - толщина стенки, м;
λ = 46,5 Вт / м × град - коэффициент теплопроводности стали
Коэффициент теплоотдачи реакционной
среды α1:
α1 =Nu × λ/D
Где λ - теплопроводность реакционной среды, Вт / м × град;- диаметр аппарата, м - коэффициент Нуссельта
Коэффициент Нуссельта:
Nu = 0,36 × Re0,67 × Pr0,33
× (μ / μст) 0,14
Где μ и μст - вязкость реакционной среды, Па × с [6];- коэффициент Рейнольдса;
Рг - коэффициент Прандтля.
Re = n × dM2 × p / μ
Где n - частота вращения мешалки, с-1; - диаметр мешалки, м;
р - плотность реакционной среды, г/см
Re = 0,84 × 1,6252 ×
1153,5/0,04 = 63965,18
Рг = ср × μ / λ
Где ср - 1180 кДж / кг × град - теплоемкость реакционной среды;
λ = 0,06 Вт / м × град - теплопроводность реакционной смеси [6];
Рг = 1180 × 0,04 / 0,06 = 786,6= 0,36 × 63965,180,67 × 786,60,33 × (0,04 / 0,035)0,14 = 5495,44
α1 = 5495,44× 0,06 / 2,2 = 149,87 Вт / м2 × град
Коэффициент теплоотдачи
теплоносителя α2:
α2 = Nu × λ / d
Где λ = 0,645 Вт / м ×
град - теплопроводность теплоносителя, Вт / м ×
град [6];- коэффициент Нуссельта; - диаметр канала (трубы), м [6];
Nu = 0,66 × Re0,5 × Pr0,33 × (Рг / Рг ст)
Где Pr и Рг ст - коэффициенты Прандтля для теплоносителя в центре и у стенки аппарата;- коэффициент Рейнольдса
= w×d×p/μ
Где w = 0,8 м/с - скорость подачи теплоносителя; - диаметр трубы (канала), м;
р = 1075 г/см3 для 200 - плотность теплоносителя;
μ = 0,038 Па × с для 200 - вязкость теплоносителя [6],
Re = 0,8 × 0,5 × 1075/0,038 = 1131
Рг = ср × μ / λ
Где ср - теплоемкость теплоносителя (ср = 4190 кДж / кг × град в центре аппарата при 200; ср = 4450 кДж / кг × град у стенки аппарата при 230);
λ - теплопроводность реакционной среды (λ = 0,845 Вт / м × град в центре аппарата при 200; λ = 0,873 Вт/м × град у стенки аппарата при 230);
μ - вязкость теплоносителя (μ = 0,007 Па × с в центре аппарата при 200; μ = 0,0064 Па × с у стенки аппарата при 230) [6];
Рг = 4190 × 0,007 / 0,845 = 34,71
Ргст = 4450 × 0,0064 / 0,873 = 32,62= 0,66 × 11310,5 × 34,710,33 × (34,71 /32,62) = 72,51
α2 = 72,51 × 0,645 / 0,05 = 935,38 Вт / м2 × град
Обогрев осуществляется теплоносителем ПЭС-5 с начальной температурой:= 250= 523 Кн = 523 К, t1к = 503 Кн = 293 K, t2к = 473 К
А = (t1н - t2н) / (t1к - t2к) = (523 - 473) / (503 - 293) = 1,67
Средняя температура среды:ср = (t2к - t2н) / 2,3 lg ((t1н - t2н) / (t1к - t2к)) × (A - 1) / 2,3 lg A
tср = (473 - 293) / 2,3 lg((523 - 293) / (523 - 473)) × (1,67 - 1) / 2,3 lgl,67 = 92,12
Коэффициент теплопередачи:= 1 / (1/122,74 + 1/2900 + 0,006/46,5 + 1/5700 + 1/935,38) =
,59 Вт/ м2 × град
Тогда расчетная поверхность теплопередачи:рас = 1417,83 / (109,59 × 92,12) = 14,0 м2
Реальная поверхность теплопередачи:реал = π × D × Нж = 3,14 × 2,6 × 2,784 = 22,7 м2рас = 14,0 м2 < Fpeaл = 22,7 м2. Следовательно, эффективный теплоперенос обеспечен.
Запас площади поверхности:
(22,7/ 14,0 ×100) - 100 = 38,3%
3. СТАНДАРТИЗАЦИЯ
При выполнении курсового проекта использованы следующие нормативные документы:
ГОСТ 10558-80 Адипиновая кислота
ГОСТ 10136-77 Этиленгликоль. Технические условия
ГОСТ 9293-74 Азот
ГОСТ 6824-76 1,4-Бутандиол. Технические условия
ГОСТ 13004-77 Жидкости полиэтиленсилоксановые. Технические условия.
ГОСТ 6613-86 Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками
ТУ 6-09-2738-89 Тетрабутоксититан технический (тетрабутиловый эфир титановой кислоты орто; тетрабутилортотитанат)
ТУ 38.103582-85 Полиэфир П6-БА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ПРОЕКТУ
Спроектировано производство сложного полиэфира П6-БА. Проектная
мощность - 1150 т/год. Проведены необходимые материальные, технологические
расчеты, а также тепловой и механический расчет реактора.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Казанский завод синтетического каучука [Электронный ресурс].- Режим доступа: http/Avww.kzsk.ru, свободный. - Проверено 24.12.08.
. Соболев В.М., Промышленные синтетические каучуки /А.М.Соболев, И.В.Бородина. -М.: Химия, 1977.- 392с.
. Коршак В.В., Равновесная поликонденсация / В.В.Коршак, С.В.Виноградов. - М.: Наука, 1986. -414с.
. Аверко-Антонович, Л.А. Химия и технология синтетического каучука / Л.А.Аверко-Антонович, Ю.О. Аверко-Антонович, П.А.Кирпичников [и др.]. - М.: Химия 2008. - 357 с.
. Лащинский, А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: справочник / А.А.Лащинский, А.Р.Толщинский. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1970. - 752с.
. Павлов, К.Ф. Примеры задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учеб.пособие для ВУЗов / 'К.Ф.Павлов, П.Г.Романков, В.А.Носков. - 9-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1981. - 560с.
. Заикин А.Е. Основы
проектирования производств полимеров/А.Е. Заикин. Казан. гос. технол. ун-т,
2000.-32 с.