Основы проектирования химических производств. Косинцев В.И - 212 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

Здесь: K – коэффициент теплопередачи, Вт/(м
2
*К);
S – поверхность теплопередачи, м
2
;
T
т
– температура теплоносителя.
Пример 9.5. Для реакции первого порядка известны следующие дан-
ные: энтальпия реакции ∆H
r
=11600 Дж/моль; константа скорости реакции
k=0,8 ч
−
1
; коэффициент теплопередачи К=51 Вт/(м
2
·К); начальная загрузка ре-
агента N
A0
=2270 моль. Определить поверхность теплообмена, необходимую
для поддержания постоянной температуры t=49 ºС до конечной степени
превращения X
A
=70 %. Нагрев осуществляется паром, температуру которого
Т
т
можно регулировать в пределах от 110 до 177 ºС.
Решение: Скорость подвода тепла должна быть наибольшей в начале
процесса, когда Х
А
=0, а скорость реакции – наибольшая. Расчет будем произ-
водить, используя уравнение
∆H
r
·r
A
=KS
1
(T
т
−
T).
Откуда максимальная поверхность теплопередачи в этот момент выразится
уравнением
2
0
1
ò
(1 ) 0,8 2270 (1 0) 11600
0,896 ì .
( ) 3600 51 (177 49)
A A r
kN X H
S
K T t
− ∆ −Ч Ч Ч
= = =
− −Ч Ч
При такой поверхности и конечной степени превращения Х
А
=0.7 темпе-
ратура теплоносителя должна быть равна
0
ò
1
(1 ) 0,8 2270 (1 0) 11600
49 87,4 C.
3600 51 0,896
A A r
kN X H
T t
KS
− ∆ −Ч Ч Ч
= + = + =
Ч Ч
°
Эту температуру не обеспечить паром заданных параметров. Степень
превращения, отвечающая наиболее низкой заданной температуре теплоно-
сителя 110 ºС, при поверхности теплопередачи S
1
составит
1 ò
0
( ) 3600 51 0,896 (110 49)
1 0,524.
0,8 2270 11600
A
A r
KS T t
X
kN H
− −Ч Ч Ч
= − = =
∆ Ч Ч
При температуре теплоносителя 110 ºС и степени превращения 0,7 имеем
.м564,0
)49177(513600
11600)7,01(22708,0
2
2
=
−⋅⋅
⋅−⋅⋅
= =
S
При Х
А
=0.524 и S
2
=0.564 м
2
имеем
ò
0,8 2270 (1 0,7) 11600
49 146 C.
3600 51 0,896
T
−Ч Ч Ч
= = + =
Ч Ч
°
Таким образом, нагреватель должен состоять из двух параллельных
змеевиков, один из которых с поверхностью S
1
=0,564 м
2
, а другой –
S
2
=0,896−0,564=0,332 м
2
. При снижении температуры пара до 110 ºС змеевик
с поверхностью 0,332 м
2
следует отключить.
Кривые регулирования строятся по уравнениям
212

Страницы