Тепловой расчет реактора проводится с целью определения достаточной поверхности теплообмена индукционного нагревателя и змеевика для проведения технологической операции, а также для оценки затрат электроэнергии, пара и охлаждающей воды. Для этого нужно определить наиболее энергоемкую стадию процесса. Для определения энергоемкости процесса составляют в соответствии с нормами технологического режима тепловой баланс для каждой стадии процесса, протекающего в реакторе. При таком расчете используют график температурного режима.
График температурного режима для синтеза алкидных олигомеров.
Тепловую нагрузку в соответствии с заданными технологическими условиями находят из уравнения теплового баланса:
где Q – тепловая нагрузка, кДж; G – масса вещества, кг; c – средняя массовая теплоемкость вещества, кДж/(кг*град); tн – начальная температура теплоносителя; tк – конечная температура теплоносителя.
Удельная теплоемкость может быть вычислена по общей формуле:
где с1, с2, с3 – удельные теплоемкости компонентов реакционной массы; ω1, ω2, ω3 – массовые доли компонентов.
Удельные теплоемкости компонентов:
сэтриола = 2,807 кДж / кг * град.
смасла = 2,094 кДж / кг * град.
снатра = 3,436 кДж / кг * град.
сксилола = 1,886 кДж / кг * град.
солигоэфира = 0,86 кДж / кг * град.
с пр.алкоголиза = 2,8 кДж / кг * град.
Проведем тепловой расчет по стадиям теплового режима:
1. Нагрев этриола, хлопкового масла и едкого натра водяным паром до температуры 150 °С в течение 2,75 часа.
где r – удельная теплота парообразования, кДж / кг [4].
Тепловая нагрузка определяется по следующей формуле:
где t – продолжительность нагрева, сек.
2. Нагрев реакционной массы электроиндуктором до температуры 235 °С в течение 1,25 часа.
3. Выдержка реакционной массы при температуре алкоголиза в течение 3 часов.
4. Охлаждение реакционной массы до 180 °С перед загрузкой фталевого ангидрида в течение 1 часа.
Найдем расход охлаждающей воды по формуле: 
5. Нагрев электроиндуктором до температуры 210 °С в течение 2 часов.
6. Выдержка реакционной массы при температуре полиэтефикации в течение 8 часов.
7. Охлаждение готового олигомера перед сливом в смеситель до 150 °С в течение 30 минут.
Полученные данные сведены в таблицу 7.
Таблица 7
|
№ п/п
|
Наименование операции
| Количество тепла
| Расход греющего пара
| Расход электро-энергии, кВт*ч. | Тепло-вая нагруз-ка, кВт | Расход охлажда-ющей воды | |||
| кДж | кДж/ч | кг | кг/ч | кг | кг/ч | ||||
| 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. | Нагрев водяным паром Нагрев электро-индуктором Выдержка при температуре алкоголиза Охлаждение перед загрузкой ФА Нагрев до температуры полиэтерифи-кации Выдержка при температуре полиэтерифи-кации Охлаждение готового олигомера | 127093 47625 4997,2 43923 35712 6384 44100 | 46216 38097 1665,7 43923 17856 798 88200 | 56,34 – – – – – – | 20,50 – – – – – – | 35,30 13,23 1,38 12,20 9,92 1,77 24,50 | 12,83 10,58 0,46 12,20 4,96 0,22 12,25 | – – – 698,8 – – 701,7 | – – – 698,8 – – 1403 |
| ИТОГО | ∑ | 236755 | ∑ | 20,5 | ∑ | 41,25 | ∑ | 2102 | |
Самая энергоемкая стадия – нагрев водяным паром. По ней проводим расчет поверхности теплообмена.
Дата: 2019-12-22, просмотров: 281.
