Создан заказ №3800415
30 марта 2019
Рассчитать производительность реактора полимеризации винилхлорида заданного объема и количество реакторов в установке на заданную годовую производительность производства
Как заказчик описал требования к работе:
Нужен аспирант или преподаватель, чтобы помочь сделать решение задач по технологическим машинам и оборудованию, сроки очень сжатые. Отзовитесь, пожалуйста!
Фрагмент выполненной работы:
Рассчитать производительность реактора полимеризации винилхлорида заданного объема и количество реакторов в установке на заданную годовую производительность производства. Исходные данные:
мощность производства G=100000 т/год;
объем реактора V=70 м3;
площадь теплообменной рубашки Fp=85 м2;
диаметр корпуса D=3,6 м;
толщина стенки корпуса δст=22 мм;
материал корпуса сталь 12Х18Н10Т;
диаметр мешалки dм=1,45 м;
частота вращения мешалки n=2,08 с-1;
размеры канала змеевиковой рубашки a·h=60х140 мм;
водный модуль загрузки m=1,2;
температура полимеризации tп=510С;
начальная температура охлаждающей воды θ1=50С;
время вспомогательный операций τв=3,6 ч;
годовой фонд рабочего времени T=330 сут/год;
термическое сопротивление загрязнений стенки:
со стороны реакционной среды rз1=2·10-4 (м2·К)/Вт
со стороны охлаждающей воды rз2=3·10-4 (м2·К)/Вт.
Решение:
Выход ПВХ за один цикл определим из материального баланса. (работа была выполнена специалистами Автор 24) Примем коэффициент заполнения реактора с учетом усадки реакционной среды φ=0.85, степень превращения χ=0.87 и температуру загрузки 200С, при которой плотность жидкого мономера ρм=911 кг/м3 и плотность воды ρв=998 кг/м3. Подставив известные величины получим:
Gц=100∙0,85∙0,871911+1,2998=32,15∙103кгц.
Количество тепла реакции, выделившегося за один цикл, равно:
Qц=Gц∙qп,
где qп=1475 кДж/кг – удельная теплота полимеризации ВХ.
Qц=32,15∙103∙1475∙103=4,74∙1010Джц.
Для определения коэффициента теплоотдачи от реакционной среды рассчитаем коэффициент теплоотдачи для случая чистой жидкости (воды) в реакторе.
Критерий Рейнольдса:
Reц=ρ∙n∙dм2μ=987∙2,08∙1,4520,5404∙10-3=8∙106,
где ρ=987 кг/м3, μ=0,5404·10-3 Па·с –плотность и вязкость воды при температуре полимеризации tп=510С.
Критерий Прандтля:
Pr=c∙μλ=4180∙0,5404∙10-30,6491=3,48,
где с=4180 Дж/(кг·К), λ=0,6491 Вт/(м·К) – теплоемкость и теплопроводность воды при температуре tп=510С.
Принимаем в первом приближении температуру стенки tст1=300С. При этой температуре вязкость воды составляет μст1=0,8040·10-3 Па·с.
Подставив известные величины в критериальное уравнение, найдем значение критерия Нуссельта:
Nu=∝в∙Dλ=0,46∙8∙1060,63∙3,480,33∙0,5404∙10-30,8040∙10-3=1,04∙104.
Коэффициент теплоотдачи:
∝в=Nu∙λD=1,04∙104∙0,64913,6=1875Втм2∙К.
Коэффициент теплоотдачи от реакционной среды равен:
∝1=0,6∙∝в=0,6∙1875=1125 Втм2∙К.
Термическое сопротивление стенки с учетом загрязнений равно:
rст=rз1+δстλст+rз2=2∙10-4+0,02216,3+3∙10-4=1,85∙10-3м2∙КВт,
где λст=16,3 Вт/(м·К) – теплопроводность стали 12Х18Н10Т.
Примем конечную температуру охлаждающей воды θ2=110С. Тогда ее средняя температура θср=(θ1+θ2)/2=(5+11)/2=80С.
Эквивалентный диаметр канала рубашки:
dэ=2∙a∙ha+h=2∙60∙14060+140=84 мм.
Примем скорость движения воды в канале w=2 м/с и найдем величину критерия Рейнольдса:
Re=w∙dэ∙ρμ=2∙0,084∙999,21,386∙10-3=1,21∙105,
где ρ=999,2 кг/м3, μ=1,386·10-3 Па·с –плотность и вязкость воды при средней температуре θср=80С.
При Re>104 коэффициент теплоотдачи можно рассчитать по критериальному уравнению.
Критерий Прандтля:
Pr=c∙μλ=4190∙1,386∙10-30,570=10,2,
где с=4190 Дж/(кг·К), λ=0,570 Вт/(м·К) – теплоемкость и теплопроводность воды при средней температуре θср=80С.
Примем в первом приближении температуру стенки tст2=200С. При этой температуре теплоемкость воды с=4190 Дж/(кг·К), вязкость μ=1,005·10-3 Па·с, теплопроводность λ=0,5990 Вт/(м·К) и критерий Прандтля:
Pr=4190∙1,005∙10-30,5990=7,03.
Критерий Нуссельта:
Nu=1+3,54∙0,0844∙0,021∙1,21∙1050,8∙(10,2)0,43∙10,27,030,25=782,9.
Коэффициент теплоотдачи:
∝2=Nu∙λdэ=782,9∙0,5700,084=5313Втм2∙К.
Коэффициент теплопередачи:
К=11∝1+Σrст+1∝2=111125+1,85∙10-3+15313=341,63Втм2∙К.
Средняя разность температур:
∆tср=tп-δср=51-8=430С.
Проверим принятые значения tст1 и tст2, для чего определим плотности теплового потока.
q=K∙∆tср=341,63∙43=1,47∙104Втм2.
Найдем соответствующие температуры:
tст1=tп-q∝1=51-1,47∙1041125=380С;
tст2=θср+q∝2=8+1,47∙1045313=110С.
При температуре tст1=380С μст1=0,6814·10-3 Па·с. Скорректируем величину коэффициента теплоотдачи от реакционной среды:
∝1=1125∙0,6814∙10-30,8040∙10-3=953,45Втм2∙К.
При температуре стенки tст2=110С теплоемкость воды с=4190 Дж/(кг·К), вязкость μ=1,271·10-3 Па·с, теплопроводность λ=0,5774 Вт/(м·К) и критерий Прандтля:
Pr=4190∙1,271∙10-30,5774=9,22.
∝2=5313∙7,039,220,25=4965Втм2∙К.
Уточненное значение коэффициента теплопередачи равно:
К=11∝1+Σrст+1∝2=11953,45+1,85∙10-3+14965=322,56Втм2∙К.
Таким образом, теплообменная рубашка реактора может обеспечить тепловой поток, равный:
QF=322,56∙85∙43=1,18∙106Вт.
Объемный расход охлаждающей воды в рубашке реактора найдем из уравнения теплового баланса:
Vв=QFс∙ρ∙(θ2-θ1)=1,18∙1064190∙999,2∙(11-5)=0,047м3с.
Количество теплообменных секций рубашки равно:
z=Vвw∙a∙h=0,0472∙0,060∙0,140=2,8.
Принимаем количество секций z=3 шт.
Для нахождения теплового потока в обратном конденсаторе ограничим скорость потока испаряемого ВХ в поперечном сечении реактора величиной wп=0,02 м/с.
Давление паров ВХ в реакторе при температуре полимеризации tп=510С вычислим по уравнению Антуана:
lgpн=9,071-926,2tп+241,6=9,071-926,251+241,6→ рн=8,05∙105Па...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
20 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
31 марта 2019
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Рассчитать производительность реактора полимеризации винилхлорида заданного объема и количество реакторов в установке на заданную годовую производительность производства.jpg
2019-04-03 12:54
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
5
Положительно
Предмет сложный. Вник в методичку всё сделал как просил. Преподавателю не к чему и придраться было. Самое главное вовремя и быстро!
Хочешь такую же работу?
300 ₽
