Поверхность теплообмена находят по уравнению теплопередачи [4]:

где Q – поверхность теплообмена, Вт; k – коэффициент теплопередачи, Вт/м² * К; Δt_ср – средняя разность температур холодного и горячего теплоносителя, К.

Коэффициент теплопередачи находят по формуле [4]:

где α_Г – коэффициент теплоотдачи для горячего теплоносителя (греющего пара), α_Х – коэффициент теплоотдачи для холодного теплоносителя (реакционной массы в реакторе), Вт/(м² * К); δ = 2,5мм, толщина стенки змеевика; λ = 46,5 Вт/(м*К), коэффициент теплопроводности материала стенки (нержавеющая сталь).

Коэффициент теплоотдачи теплоносителя в аппарате с мешалкой и змеевиком можно определить по уравнению [4, с. 159]:

где μ – динамический коэффициент вязкости жидкости при средней температуре 0,5*(t_ср.ж. – t_CT.), Па*с; D – диаметр реактора, м; d_M – диаметр, ометаемый мешалкой, м; n – частота вращения мешалки; μ_СT – динамический коэффициент вязкости жидкости при температуре стенки змеевика, Па*с; с, μ, λ, ρ – теплоемкость, динамический коэффициент вязкости, теплопроводность и плотность смеси в реакторе при средней температуре смеси, соответственно.

Значение коэффициента теплоотдачи греющего пара можно найти по уравнению [4, с. 162]:

где Аt = 7490, константа; Н = D_{змеевика} = 1,55 м ; Δt = Δt_конд.– Δt_CT = 160 – 155 = 5 К;

Необходимая поверхность теплообмена змеевика:

Реальная поверхность теплообмена змеевика 7,2 м³, что обеспечивает достаточную интенсивность теплообмена.

Механический расчет оборудования

Расчет толщины обечайки

Толщину обечайки реактора рассчитываем по формуле [1]:

где р = 0,1 МПа, внутреннее давление в аппарате; D = 1800 м, диаметр реактора; [σ]= 120 МПа, допускаемое напряжение для СТ-3; φ = 1, коэффициент прочности сварных швов.

Толщину стенки гладкой цилиндрической обечайки, нагруженной внешним давлением, выбирают большей из двух, рассчитанных по формулам [1]:

где k₂ – коэффициент, определяемый по номограмме, k₂ = 0,3

Таким образом, примем к установке обечайку S = 6 мм.

Расчет толщины днища и крышки

Толщину стенки элептического или полусферического днища рассчитывают по формуле [1]:

где R = D, радиус кривизны днища.

Таким образом, общую толщину стенок принимаем равной 6 мм.

Определение нагрузки на опоры

Так как реактор размещен между перекрытиями, то используют подвесные опорные лапы. Примем число опорных лап равное 4.

Нагрузку на одну опору рассчитывают по соотношению [1]:

где λ₁ = 2, коэффициент, зависящий от числа опор z = 4; Р – вес аппарата.

Охрана труда и техника безопасности