Тепло, выделяющееся (или поглощающееся) в результате химических превращений рассчитывается по формуле (16):

(16)

где – теплота n–й химической реакции (основной и побочных), кДж/цикл.

Теплота n–й химической реакции находится по формуле (17):

(17)

где – тепловой эффект n–химической реакции, кДж/моль; – мольный поток полученного n – продукта реакции, моль/цикл.



Тепло, выделяющееся (или поглощающееся) в результате фазовых превращений находится по формуле (18):

, (18)

где – мольный поток i – реагента, претерпевающего фазовый переход, моль/цикл; - энтальпия фазового перехода, кДж/моль (справочная величина).

Наличие фазового перехода устанавливают на основании сравнения температур фазовых превращений (кипения, плавления и так далее) подаваемых исходных реагентов и примесей к ним с температурой реакции. В данной реакции фазовых переходов нет.

Тогда, приходящее тепло в реактор будет составлять:

---

Расчет тепла, выходящее из реактора с продуктами реакции, ведется по формуле (19):

(19)

где – тепло, выходящее из реактора с i – продуктами реакции, кДж/цикл.

Тепло, выходящее из реактора с i – продуктами реакции рассчитывается по формуле (20):

, (20)

где – мольный поток j – продукта реакции, моль/цикл; – теплоемкость j – продукта реакции, Дж/моль·К; – температура j – продукта реакции, К.







Для сополимера МС-40 формула будет выглядеть следующим образом:

, (21)

где – массовый поток j – продукта реакции, кг/цикл; – теплоемкость j – продукта реакции, Дж/кг·К; – температура j – продукта реакции, К.



Тогда, тепло выходящее из реактора с продуктами реакции, будет составлять:



Потери рассчитываются по формуле (22):

(22)



Определим q_F по формуле (23):

(23)



Если

---

отрицательная величина, то ее ставят в приход тепла (тепло требуется дополнительно подводить). Если положительная, то ее ставят в расход тепла с положительном знаком (тепло следует отводить). Составим таблицу теплового баланса реакции.

Таблица – Тепловой баланс реакции.

Наименование	кДж/цикл	%
Приход
		32,45
		64,55
		0
∑		100
Расход
		56,35
		3,00
		40,65
∑		100

В результате расчета теплового баланса определили количество тепла, которое необходимо отводить от реактора для обеспечения устойчивого теплового режима ( = кДж за один цикл).


2.4 Расчёт и выбор реактора

---

Экзотермические реакторы идеального смешения широко применяются в химической и нефтехимической промышленности. При этом, основной проблемой их расчета является определение поверхности рубашки и, при необходимости, поверхности змеевика, обеспечивающих отвод тепла реакции от реакционной массы к хладагенту.

Постановка задачи состоит в расчете технологических параметров и геометрических размеров экзотермического реактора идеального смешения по заданной производительности, степени конверсии основного реагирующего компонента и тепловому эффекту реакции.

Составим таблицу и внесем в нее физические свойства реагентов, необходимые для расчета.

Таблица - Физические свойства исходных реагентов.

Компонент	Плотность, кг/м3	Вязкость, мПа∙с	Теплопроводность, Вт/м∙К	Теплоёмкость, Дж/моль∙К
Стирол	906	0,696	0,137	182,59
ММА	940	0,530	0,147	175,73
Вода	1000	1,788	0,556	33,56

Плотность реакционной смеси можно рассчитать по формуле (24):

, (24)

где – массовая доля i–го компонента в смеси; –плотность i–го компонента в смеси, кг/м³.



Вязкость реакционной смеси рассчитывается по формуле (25):

, (25)

где – мольная доля i–го компонента в смеси; – вязкость i–го компонента в смеси, мПа·с.





Теплопроводность реакционной смеси можно рассчитать по формуле (26):

, (26)

где

---

– массовая доля i – го компонента в смеси; – теплопроводность i – го компонента в смеси, Вт/м·К.



Теплоемкость реакционной смеси можно рассчитать по формуле (27):

, (27)

где – массовая доля i – го компонента в смеси; – теплоемкость i – го компонента в смеси, Дж/моль·К.



Определим среднюю разность температур из следующего соотношения. Смесь в реакторе нагревается С 323 до 403 К, а вода нагревается с 298 К до 373 К.

313-403

298-378

Разность:

15-25





Продолжительность одного цикла равна 900 минут, тогда объем реакционного аппарата находим по формуле (28):

, (28)

где – объем реакционной смеси, м³; – запас мощности (0,15); – коэффициент заполнения объема реактора (0,90); – число реакторов, установленных в технологическую схему, 1.



Выбираем стандартный аппарат со следующими характеристиками: .

Так как получаемый продукт полимер, то во время реакции вязкость реакционной массы будет повышаться. Поэтому выбираем якорную двухлопастную мешалку для перемешивания веществ.

Для этой мешалки справедливо соотношение:



Таким образом:



Выберем стандартную мешалку диаметром

---

Смотрите также файлы

• . Махамбетов атындаы жоббм кмм тaыpыбы aнт диaбeтiнi пaйдa бoлуы сeбeптepi aлдын aлу жoлдapын зepттeу Сeкциясы.docx

• Инструкция по безопасному проведению работ на объектах Пожарный. Сизод человека.docx

• Тест 1 Из каких функций состоит система управления.docx

• Трбиелеу білім беру процесіні циклограммасы Білім беру йымы мкК 102 Балапан.docx

• 10. 7 требования правил охраны труда при выполнении основных и специальных работ на пожаре.docx