Мешалка якорная

Диаметр мешалки определяется как

d= D-2δ = 1800-2·25 = 1750 мм = 1,75м.

Высота мешалки (по табл. II.1[4])

h = 0,9d = 0,9·1750 = 1575мм = 1,575м.

Число оборотов

n = w/(πd) = 1,5/(π·1,575) = 0,27 об/с.

Значение центробежногокритерия Рейнольдса

Re_ц = n·d²·ρ/μ = 0,27·1,75²·1100/1,5 = 613.

Для мешалки(якорная, две горизонтальные лопасти)

К_N =C·Re_ц^0,77(h/d)=12·613^0,77(1,575/1,75) = 1512

Мощность, затрачиваемая на перемешивание

N = К_N·μ·n²·d³ = 1512·1,5·0,27²·1,75³ =905Вт.

Мощность, теряемую в сальнике, определяем по формуле (II 3 [4])

N_c= 9,84·(ρ+0,98·10⁵) f_T·l_c·n·d_в²,

гдер- избыточное давление в аппарате в н/м²; f_T - коэффициент трения набивки сальника, принимаем f_T=0,2; d_в- диаметр вала мешалки в м; n- число оборотов мешалки в секунду;

l_С- длина набивки сальника в м, принимаем l_С=4d_в=4·65 =260 мм = 0,26 м.

N_c= 9,84·(1100+0,98·10⁵)·0,2·0,26·0,27·0,065²=471 Вт.

Мощность электропривода

К₁ = Н_ж/D= 1,6/1,8 = 0,889;

N_э = (К₁·К₂·N+N_c)/η = (0,889·2,5·905+471)/0,85 = 2920 Вт = 2,92 кВт ≈ 3 кВт.

Ряд номинальных мощностей электрических машин установлен ГОСТ 12139-84.

ПринимаемN_э = 3 кВт.

ЗАДАЧА 2.

Рассчитать необходимую поверхность теплообмена для проведения реакции в аппарате периоди­ческого действия типа котла.Сравнить поверхность теплообмена с выбранным по каталогу аппаратом.

Исходные данные для решения задачи приведены в табл. 2, в которой используются следующие условные обозначения:

V_c- суточная производительность аппарата в м³;

K_i- константы скорости реакции;

τ - вспомогательное время работы реактора в час;

n- число реакторов;

q-удельная теплота экзотермической (+), эндотермической (-) реакции, кДж/кг;

Т_р- температура реакции в °К;

К - коэффициент теплопередачи в Вт/(м²·град);

χ- степень превращения реагирующего вещества при начальной его концентрациих₀ = 1;

ρ -плотность реакционной массы в кг/м³.

Решение

При степени превращения χ = 80% конечнаяконцентрация реагирующих веществ x_k=20%. В соответствиис уравнениями (III. 4[4]) для реакции 1 порядка имеем

τ_р = 2,3lg(х₀/х)/K₁= 2,3lg(1/0,2)/0,2 = 8,04 ч.

Коэффициент полезного действия периодически действующего реактора

η =τ_р/τ_ц = τ_р/(τ_р+τ_в) = 8,04/(8,04+3) = 0,73.

Объем реакторапри степени превра­щения χ=80%и коэффициенте заполнения аппарата φ = 0,8:

V_p =V_c·8,04/(η·n·24·φ) =13,5·8,04/(0,73·3·24·0,8) = 2,59м³.

Тепло, выделившееся в процессе реакции:

Q_p = q·V_p·φ·ρ·(x₀-x) = 302·2,59·0,8·920·(1-0,2) = 460026кДж.

Т.к. реакция экзотермическая, то теплопередача идет к воде.

Поверхность теплообменных элементов реактора, обеспечи­вающая отвод (подвод) реакционного тепла, определяется по фор­муле

F = Q/(K·ΔTcp)

Средняя разность температур при охлаждении до 40°С (313°К)

ΔTcp = T_p-(θ₁+θ₂)/2 = 383-(383+40)/2 = 35 °K.

Поверхность теплообменных элементов реактора

F = 460026/(305·35) = 43,1м².

Выбираем теплообменный реактор

Τип IIIΡΤ: аппарат с рубашкой и трубой, передавливание нижнее, днище сферическое.

Емкость номи­нальная3,2м³, расчет­ная3,168м³.

Основные размерыдиаметр внутрен­него сосуда1400 мм, высота 1800 мм.

Фактическая поверхность теплообмена аппарата с рубашкой

F = πDH·φ+F_д = π·1,4·1,8·0,8+π·1,4²/4 =9,15м³.

Выбираем реактор с номи­нальной емкостью V_H = 5м³.