Файл: Тема выпускной квалификационной работы Анализ ассортимента, свойства и применение термопластичных фторсодержащих полимеров.docx

q_fположительная величина,значит реакция протекает с выделением тепла, а q_fвносится в расход тепла.Таблица 15 – Тепловой баланс

Приход
Наименование	кДж/цикл	%
	2488377,512	77,05
	741211	22,95
	0	0,00
Итого	3229588,512	100
Расход
	2936100,144	90,91
	146683,361	4,45
	146805,007	4,54
Итого	3229588,512	100

По результатам расчетов можно сделать вывод что нам необходимо отводить 146683,361 кДж/цикл, для обеспечения устойчивого теплового режима

---

6. Расчет и подбор реактора

Определим среднюю разность температур из следующего соотношения. Смесь в реакторе охлаждается и ее температура остается неизменной 363 К, а охлаждающая вода нагревается с 293 К до 343 К.РазностьПродолжительность одного цикла равна 540 минут. Тогда объем реакционного аппарата находим по формуле (21) , (21)где – объем реакционной смеси, м³; – запас мощности (0,1); – коэффициент заполнения объема реактора (0,75); – число реакторов, установленных в технологическую схему, 1:Выбираем стандартный аппарат со следующими характеристиками:.Расчет диаметра мешалки.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 .Окружная скорость вращения мешалки равна 0,5 – 4 м/с. Примем значение 2,25 м/с.Найдем частоту вращения мешалки по формуле (22): , (22)где – диаметр мешалки, м;

---

– окружная скорость мешалки.Для дальнейшего расчета мешалки необходимо определить физические свойства реакционной смеси. Сведем необходимые данные в таблицуТаблица 16 - Физические свойства исходных реагентов

Реагент	Плотность, кг/м3	Вязкость, мПа*с	Теплопроводность, Вт/м*К	Теплоемкость, Дж/моль*к
ТФХЭ	1690	-	0,15	83,9
Вода	1000	1,004	0,56	75,9
Гидросульфит натрия	1480	-	0,56	152,2
Продолжение таблицы 16
Пероксид водорода	1400	1,245	0,606	89,33
Фосфат железа	2610	-	0,8	180,5

Плотность реакционной смеси можно рассчитать по формуле (23): , (23)где – массовая доля i – го компонента в смеси; – плотность i – го компонента в смеси, кг/м³.Вязкость реакционной смеси рассчитывается по формуле (24): , (24)где – мольная доля i – го компонента в смеси; – вязкость i – го компонента в смеси, мПа·с.Теплопроводность реакционной смеси можно рассчитать по формуле (25): , (25)где – массовая доля i – го компонента в смеси;

---

– теплопроводность i – го компонента в смеси, Вт/м·К.Теплоемкость реакционной смеси можно рассчитать по формуле (26): , (26)где – массовая доля i – го компонента в смеси; – теплоемкость i – го компонента в смеси, Дж/моль·К.Расчет критерия Рейнольдса.Критерий Рейнольдса рассчитывается по формуле (27) : , (27)где – частота вращения мешалки, ; – диаметр мешалки, м; – плотность реакционной смеси, кг/м³; – вязкость реакционной смеси, мПа·с.Расчет критерия Прандтля.Критерий Прандтля находим по формуле (28):, (28)где – теплоемкость реакционной смеси, Дж/моль·К; – теплопроводность реакционной смеси, Вт/м·К; – вязкость реакционной смеси, Па·с.Расчет критерия Нуссельта.Критерий Нуссельта находим по формуле (29) : , (29)где с и а – коэффициенты, характеризующие тип мешалки и тип перемешивания. Для якорной мешалки с = 0,380, а = 0,67.

---

Расчет коэффициента теплоотдачи.Коэффициент теплоотдачи находится по формуле (30) : , (30)Расчет коэффициента теплопередачи. Рассчитаем значение коэффициента теплопередачи из соотношения: ,где – коэффициент теплопередачи, Вт/м²·К; – толщина стенки реактора, 20 мм; – теплопроводность материала стенки (нержавеющая сталь), равна 17 Вт/м·К; – термические сопротивления слоев загрязнений с обеих сторон стенки, равные ; – коэффициент теплоотдачи воды, 580 Вт/м·К.Термическое сопротивления стенки реактора:Откуда Расчет необходимой поверхности теплообмена.Необходимая поверхность теплообменная рассчитывается по формуле (31): , (31)где – количество тепла, которое необходимо отвести от реактора, Дж; – время цикла, сек; – средняя разность температур, К.Из каталога завода химического машиностроения «Красный Октябрь» выбираем химический реактор с якорной мешалкой и номинальным объемом 4 м³[15].1 – привод мешалки; 2 – вал мешалки; 3 – корпус аппарата; 4 – теплообменная рубашка; 5 – якорная мешалка; 6 штуцер для выхода продукта: 7,8 –

---