Создан заказ №3701033
6 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:
Срочно нужно написать решение задач по технологическим машинам и оборудованию ко вторнику. Список требований в файле.
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=250000 т/год;
объем реактора V=120 м3;
площадь теплообменной рубашки Fp=131 м2;
диаметр корпуса D=4 м;
толщина стенки корпуса δст=28 мм;
материал корпуса сталь 12Х18Н10Т;
диаметр мешалки dм=1,87 м;
частота вращения мешалки n=1,67 с-1;
размеры канала змеевиковой рубашки a·h=75х175 мм;
водный модуль загрузки m=1,3;
температура полимеризации tп=630С;
начальная температура охлаждающей воды θ1=50С;
время вспомогательный операций τв=4,5 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+1,3998=30,8∙103кгц.
Количество тепла реакции, выделившегося за один цикл, равно:
Qц=Gц∙qп,
где qп=1475 кДж/кг – удельная теплота полимеризации ВХ.
Qц=30,8∙103∙1475∙103=4,54∙1010Джц.
Для определения коэффициента теплоотдачи от реакционной среды рассчитаем коэффициент теплоотдачи для случая чистой жидкости (воды) в реакторе.
Критерий Рейнольдса:
Reц=ρ∙n∙dм2μ=981,35∙1,67∙1,8720,4483∙10-3=12,78∙106,
где ρ=988 кг/м3, μ=0,4483·10-3 Па·с –плотность и вязкость воды при температуре полимеризации tп=630С.
Критерий Прандтля:
Pr=c∙μλ=4183∙0,4483∙10-30,6617=2,83,
где с=4183 Дж/(кг·К), λ=0,6617 Вт/(м·К) – теплоемкость и теплопроводность воды при температуре tп=630С.
Принимаем в первом приближении температуру стенки tст1=400С. При этой температуре вязкость воды составляет μст1=0,6560·10-3 Па·с.
Подставив известные величины в критериальное уравнение, найдем значение критерия Нуссельта:
Nu=∝в∙Dλ=0,46∙12,78∙1060,63∙2,830,33∙0,4483∙10-30,6560∙10-3=1,33∙104.
Коэффициент теплоотдачи:
∝в=Nu∙λD=1,33∙104∙0,66174=2200Втм2∙К.
Коэффициент теплоотдачи от реакционной среды равен:
∝1=0,6∙∝в=0,6∙2200=1320 Втм2∙К.
Термическое сопротивление стенки с учетом загрязнений равно:
rст=rз1+δстλст+rз2=2∙10-4+0,02816,3+3∙10-4=2,22∙10-3м2∙КВт,
где λст=16,3 Вт/(м·К) – теплопроводность стали 12Х18Н10Т.
Примем конечную температуру охлаждающей воды θ2=130С. Тогда ее средняя температура θср=(θ1+θ2)/2=(5+13)/2=90С.
Эквивалентный диаметр канала рубашки:
dэ=2∙a∙ha+h=2∙75∙17575+175=105 мм.
Примем скорость движения воды в канале w=2 м/с и найдем величину критерия Рейнольдса:
Re=w∙dэ∙ρμ=2∙0,105∙999,11,346∙10-3=1,56∙105,
где ρ=999,1 кг/м3, μ=1,346·10-3 Па·с –плотность и вязкость воды при средней температуре θср=90С.
При Re>104 коэффициент теплоотдачи можно рассчитать по критериальному уравнению.
Критерий Прандтля:
Pr=c∙μλ=4190∙1,346∙10-30,575=9,81,
где с=4190 Дж/(кг·К), λ=0,575 Вт/(м·К) – теплоемкость и теплопроводность воды при средней температуре θср=90С.
Примем в первом приближении температуру стенки tст2=220С. При этой температуре теплоемкость воды с=4188 Дж/(кг·К), вязкость μ=0,9579·10-3 Па·с, теплопроводность λ=0,6028 Вт/(м·К) и критерий Прандтля:
Pr=4188∙0,9579∙10-30,6028=6,65.
Критерий Нуссельта:
Nu=1+3,54∙0,1054∙0,021∙1,56∙1050,8∙(9,81)0,43∙9,816,650,25=963,7.
Коэффициент теплоотдачи:
∝2=Nu∙λdэ=963,7∙0,5750,105=5277Втм2∙К.
Коэффициент теплопередачи:
К=11∝1+Σrст+1∝2=111320+2,22∙10-3+15277=315,75Втм2∙К.
Средняя разность температур:
∆tср=tп-δср=63-9=540С.
Проверим принятые значения tст1 и tст2, для чего определим плотности теплового потока.
q=K∙∆tср=315,75∙54=1,7∙104Втм2.
Найдем соответствующие температуры:
tст1=tп-q∝1=63-1,7∙1041320=500С;
tст2=θср+q∝2=9+1,7∙1045277=120С.
При температуре tст1=500С μст1=0,5494·10-3 Па·с. Скорректируем величину коэффициента теплоотдачи от реакционной среды:
∝1=1320∙0,6560∙10-30,5494∙10-3=1576Втм2∙К.
При температуре стенки tст2=120С теплоемкость воды с=4190 Дж/(кг·К), вязкость μ=1,236·10-3 Па·с, теплопроводность λ=0,580 Вт/(м·К) и критерий Прандтля:
Pr=4190∙1,236∙10-30,580=8,93.
∝2=5277∙6,658,930,25=4902Втм2∙К.
Уточненное значение коэффициента теплопередачи равно:
К=11∝1+Σrст+1∝2=111576+2,22∙10-3+14902=326,96Втм2∙К.
Таким образом, теплообменная рубашка реактора может обеспечить тепловой поток, равный:
QF=326,96∙131∙54=2,31∙106Вт.
Объемный расход охлаждающей воды в рубашке реактора найдем из уравнения теплового баланса:
Vв=QFс∙ρ∙(θ2-θ1)=2,31∙1064190∙999,1∙(12-5)=0,079м3с.
Количество теплообменных секций рубашки равно:
z=Vвw∙a∙h=0,0792∙0,075∙0,175=3,1.
Принимаем количество секций z=4 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=630С вычислим по уравнению Антуана:
lgpн=9,071-926,2tп+241,6=9,071-926,263+241,6=6,03, рн=10,72∙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
7 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
2020-06-19 06:11
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
4.1
Положительно
Все качественно и намного быстрее желаемого срока выполнена работа.Преподаватель претензий не предъявил.
Хочешь такую же работу?
300 ₽
