МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ивановский государственный химико-технологический университет»
Кафедра технологических машин и оборудования

Расчетная работа по теме:

«Реакторы периодического действия»

Выполнил: ст. гр. 1/134 Васильев И. А.
Проверил: к.т.н., доц. Чагин О.В.

Иваново 2023
Вариант 1.3.1

Исходные данные:

1. 
   Производительность реактора по продукту:
   

,

2. 
   Начальная степень концентрации реагента. А: ;
   
3. 
   Степень превращения: ;
   
4. 
   Реакция протекает по первому порядку :
   

;

5. 
   . Тепловой эффект реакции: q  ;
   
6. 
   Оптимальная температура в реакторе:
   
7. 
   Плотность продукта: ;
   
8. 
   Теплоемкость смеси реагентов: :
   
9. 
   Удельный расход реагентов A и B при
   

;

10. 
    Коэффициент теплопередачи:
    
11. 
    Температура выгрузки продукта :
    

---

Найти: габариты реактора. Рассчитать и разместить в аппарате необходимую поверхность теплообмена. Рассчитать полное время цикла и уточнить габариты реактора.
Расчет

1. 
   Рассчитаем условный поток реагентов:
   

или

.
С учетом степени превращения: .

2. 
   Рассчитаем ориентировочное время цикла без учета τ_нагр и τ_охл, так как мы не знаем поверхности теплообмена. Основным составляющим времени цикла является время реакции, поэтому расчет начинаем с определения времени реакции из кинетического уравнения реактора периодического действия:
   

;

для реакции первого порядка:

.

Следовательно: 9162с=2,55 ч.

Тогда:

τ_ц^, = τ_загр + τ_р + τ_выг,

где τ_загр – время загрузки, ч;

τ_выг – время выгрузки продуктов реакции и возможной мойки реактора.

В зависимости от подобранных насосов время загрузки и выгрузки может составлять по 2 мин (0,066 ч).

τ_ц^, = 0,066 + 2,55 + 0,066 =2,68 ч

Находим ориентировочный объем (минимальный) реактора:



Принимаем стандартное значение объема реактора(по ГОСТ 20680-2002): 2,52 м³.

Как и в реакторе ИС непрерывного действия определяем объем цилиндрической части реактора:

Рекомендуемые соотношения между диаметром аппарата и высотой цилиндрической части: если мешалка одна Н_а ≈ (0,6 ÷1,5)·D_a, если мешалок по высоте реактора несколько, то Н_а ≈ (1,6 ÷4,5)·D_a.

В нашем случае мешалка одна, поэтому принимаем Н_а=1,5·D_a , подставляем это значение в уравнение для определения объема и находим требуемый диаметр:

---

; .

Принимаем стандартное значение диаметра D_a = 1400 мм.

Тогда .

Тепловой расчет реактора

Стандартный реактор имеет тепловую рубашку, поэтому определяем поверхность рубашки в цилиндрической части аппарата:



Записываем основное уравнение теплопередачи: .

Учитывая, что входящие в аппарат и выходящие из аппарата тепловые потоки равны, рассчитываем количество теплоты, которое необходимо подвести в аппарат (реакция эндотермическая) для поддержания в нем оптимальной температуры.



Рассчитываем среднюю движущую силу:

.

Рассчитаем количество теплоты, которое может быть подведено рубашкой:

;

.

Из проведенных расчетов видно, что количество теплоты, подводимое рубашкой, много больше, чем необходимое, поэтому дополнительных теплообменников не нужно.

Уточняем время цикла. Для этого необходимо рассчитать количество теплоты, которое необходимо подвести к загружаемым реагентам и отвести от выгружаемой смеси.





В то же время:

.

Находим среднюю движущую силу:

Пар 140

A+B 20

---

105

120 - 35



Тогда:


Определим время охлаждения смеси. Для того, чтобы одна рубашка решала вопросы нагрева и охлаждения, она должна быть, по крайней мере, с вмятинами для получения достаточного коэффициента теплоотдачи при движении охлаждающей жидкости (рассола). Найдем количество теплоты, которое необходимо снять с продуктов реакции, чтобы выгрузить их с температурой 40⁰С. При этом зададимся температурой рассола – 15⁰С и коэффициентом теплопередачи 350 Вт/(м²К).





.


Находим среднюю движущую силу:

Рассол -15 -5

A+B 105 0



Тогда:



Находим полное время цикла:

τ_ц = τ_загр + τ_нагр + τ_р + τ_охл + τ_выг

τ_ц = 0,066+ 0,14+ 2,55 +0,13+ 0,066 = 2,952 ч

Рассчитаем к.п.д. реактора:



Т.к. этот показатель достаточно высокий, нет смысла увеличивать габариты реактора.

Рассчитываем объем реактора по полному времени цикла.

.

Объем реактора, принятый ранее соответствует расчетному объему.

---

Смотрите также файлы

• Отчет о проведении специальной оценки условий труда.docx

• Практическая работа Психология социальноправовой деятельности.docx

• В данных изобретениях были использованы проводники, магнитные материалы и электрическая изоляция.doc

• Нао карагандинский технический университет имени абылкаса сагинова.doc

• Доклад на защиту по слайдам 1 слайд Титульный лист 2 слайд Введение.docx