Расчёт ёмкостного аппарата периодического действия (реактор с мешалкой)

Страницы работы

9 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Расчёт Ёмкостного аппарата периодического действия.

(Реактор с мешалкой)

Исходные данные:

- Производительность : V= 360 л/ч

- плотность твёрдой фазы : ρт = 1631,65 кг/ м

- плотность жидкости : ρж  = 997 кг/ м3

- концентрация суспензии : x=0,08 масс.доли (8 %)

- вязкость жидкости : mж = 0,902×10-3 Па×с

- температура суспензии : tс = 25 °С

1.  Определение теплофизических свойств суспензии при 25 °С

1.1 Плотность суспензии : 1/ ρсусп = x/ ρт + (1-x)/ ρж ; ρсусп  = (x× ρж +ρт (1-x))/ ρж× ρт  = 1029    кг/ м3  ;

1.2.  Вязкость суспензии :

для суспензии с концентрацией твёрдой фазы <10%

mсусп =    mж(1+2,5×j)   ; j = 0,08 масс.долей

 mсусп =  0,902×10-3  (1+2,5×0,08) = 1,082×10-3 Па×с

1.3. Теплоёмкость суспензии

ссусп =  сi× сm ×x+ сm (1-x)=

2.Выбор объема аппарата , типа мешалки для агрессивных сред.

2.1.Производительность

Gсусп  = V×ρсусп = 0,1×10-3 ×1029 =0,103 кг/с,

Vсут =360×16=5760 л ,

Количество рабочих часов : 2 смены ×8 часов = 16 часов

т.к. запланировано 2 реактора , и их ёмкость не менее:

Vраст =5760/2=2880 л  = 3 м3

2.2. Коэффициент заполняемости аппарата

 ; для пенящихся жидкостей

Принимаем 𝜑=0,55

Vап =

Выбираем стандартный стальной эмалированный аппарат с металлическим перемешивающим устройством (ТУ 26-01-650-82) СЭРМ 6,3-2

V = 6,3 м3         

  = 1800 мм  ;   =2000 мм  ;   =12,3   ; = 2250 мм   ;  =2355 мм

 

3. Выбор  типа мешалки.

Для суспензии и растворов с вязкостью µ = 0,001÷ 4 Па·с рекомендуются лопастные или турбинные мешалки.

Выбираем лопастную мешалку для которой  :

c=14.35                m=0.31      [1.стр.525 ]

3.1. Оптимальная окружная скорость : W = 2,5÷3,0 м/с

3.2. Оптимальное число оборотов мешалки := =  = 1,06 об/с

3.3. Расчёт диаметра мешалки :  = 2 , следовательно = = 0,9 м [1. стр 525]

4. Расчёт критерия Рейнольдса.

100<Re<10000

Re = ρсусп = ·1029 = 816,5

5.Расчёт коэффициента мощности Эйлера :

=  =  = 1,8

6. Рабочая мощность на перемешивание среды :

 = · ·· = 1,8 ·1029 · · = 1303 Вт

7. Мощность на валу :

= ·(Σk + 1) · ; =  =  = 1,25      ;  = 1,4

Σk =  +  = 1+0,1 = 1,1

8. Выбор электродвигателя.

Выбираем электродвигатель номер МН 5855-66 Тип-І с кольцевой опорой с мотор – редуктором типа МПО2 и электродвигателем серии АО2 и ВАО. [2. справочник]

9.Конструктивный расчёт :

 

 

2.Расчёт процесса охлаждения суспензии в реакторе и расчёт необходимой поверхности нагрева.

1. Теплота смешения  HF c O :

= 59  =  = 2,95 ·   = 2,95 ·  , т.к.  = 20

Готовим 4 % раствор HF в воде.

2. Объём раствора вмещаемый в один аппарат :

V =   = 180  = 0,1 · 

Время приготовления суспензии :  = 16 час = 57,6 · с

Одновременно в двух аппаратах находиться :

 = 0,1 ··57,6 · = 5,76 ≈ 6

3. Масса раствора :

 =  · = 6 · 997 = 5982 кг

4. Состав раствора :   =  =  = 2991 кг

4 % -  HF  ,  96 % - O

Составим пропорцию    100г   -   4 г O

                                       2991 кг   -

X =  = 119,6 кг

5. Теплота выделяемая при смешении HF с O :

Q =  ·  = 119,6 ·2,95 · = 0,35 ·  Дж

6. Расход теплоты :

Время смешения (или сливания HF)  = 15 час

=  = 0,64 · Вт

7. Уравнение теплового баланса :

=

 = ·  ()  = 0,64 ·

 = 4,19 ·      ;    = 5 ° С    ;     = 15 ° С

Для охлаждения берем захоложенную воду (т.е.  слабый раствор NaCl в воде , который не замерзает при 0 ° С

Расход воды на охлаждение выразим из уравнения теплового баланса.

 =   = 0,15  ;

8. Расчёт процесса теплообмена :

Горячий теплоноситель  -  «1»  - раствор ; 

холодный теплоноситель  - «2»  - вода ;

8.1. Определение средней движущей силы процесса теплообмена :

Δtб = tк – t = 25 – 5 = 20 ºС

Δtм = tк – t = 30 – 15 = 15 ºС

Средняя разность температур:

Δtср = (Δtб – Δtм)/ln(Δtб/Δtм) =  (20 – 15)/ln(20/15) =  17,4 ºС

8.2. Определение критерия Рейнольдса :

=  = 816,5

Принимаем  при 18  ºС равное 1,07 · Па  ·  с [1. Стр . 514]

Исходя  из  значения  критерия  Re  выбираем  формулу для расчёта критерия Нусельта  (Nu).

Nu = CRemPr0,33(m/mст)0,14,

Pr =  для воды при 30 ºС

      l1 = 0,618  Вт/м×К – теплопроводность воды  при 30 ºС [1c.537],

      m1 = 0,804×10-3 Па×с – вязкость воды при 30 ºС,

Pr =  = 5,45

Nu = 0,4··· = 280,8

 =  =  = 96,4

·

 = 0.3 [3.стр.416]

0,98

8.3. По размерам аппарата определяем площадь канала рубашки  :

 =  -  =  = 0,59

  -   = 2000 – 1800 = 200 мм = 0,2 м

8.4. Определим скорость воды :

 =  =  = 0,25  

8.5. Определим критерий Рейнольдса :

 =  

Найдём  свойства для воды при С [1.стр.514]

= 0,575  Вт/м×К – теплопроводность воды  при 10 ºС [1c.537],

m = 1,31×10-3 Па×с вязкость воды при 10 ºС,

 = 38,16

8.6. Определение критерия Нусельта :

Т.к. режим ламинарный (Re<2320) то выражение для критерии Nu будет иметь вид :

Nu =0,15

Принимаем  = 1 ;

Определим критерий Грасгоффа:

Gr =  ·β·∆t =  ·0,7··5 = 0,16 ·

 =  = 9,55

 = 8,24

Nu = 0,15 ··· = 0,15 · 3,32 · 2,64 · 5,25 ·1,03 = 7,16

8.7. Определение коэффициента теплоотдачи :

=   =  = 20,585 

8.8. Определение коэффициента теплопередачи :

К =

Находим местные сопротивления  , и теплоёмкость стали   ;   ;

К =  = 34,25

8.9. Расчёт поверхности теплообмена :

F =  =  = 8,75

F должна быть меньше чем  .



 

 

 

 

     

 

Похожие материалы

Информация о работе