Розрахунок реактора
Контрольная работа - Химия
Другие контрольные работы по предмету Химия
Q ф = Q Fe2O3+ Q Cr2O3 + Q H2O + Q H2SO4
Qф = (880 / 160 * 103,76 +90 / 152 * 104,52 + 3630,95 / 18 * 75,3 + 1543,25 / 98* 138,91) * 20 = (570,68 + 61,89 + 15189,48 + 2187,48) * 20 = 360191 кДж
Q прих = Q ф + Q р = 360191 + 655488 = 1075679 кДж
Витрати тепла.
- Розраховуємо тепло, що уходить з матеріалом Qф:
Qф= QFe2 (SO4)3 + Q Cr2 (SO4)3 +Q H2O +Q Fe2O3 +Q Cr2O3+Q H2SO4
Qф = (1540 / 400 * 394,5 + 136,9 / 392 * 281 + 3857,18 * 75,3 + 264 / 160 * 103,76 + 36,9 / 152 * 104,52 + 308,65 / 98 * 138,91) * 100 = (1518,8+98,1+16138,1+171,2 + 25,4 + 437,5) * 100 = 1838910 кДж
2. Потери тепла Q п:
Q п = Q прих * 0,05 = 1075679 * 0,05 = 53784 кДж
Q витр = Q ф + Q п = 1838910 + 53784 = 1892694 кДж
Поскільки Q витр > Q прих, тому тепло необхідно підводити.
Q підв.= Q витр Q прих
Q підв = 1892694 1075679 = 817015 кДж
Дані розрахунку зводимо в таблицю.
реактор хімічний устаткування тепловий баланс
Таблиця 2.3
Тепловий баланс стадії розчинення .
Прихід ВитратиПотік КДж %Потік КДж % Qф36019119,1 Qф183991097,2Qр65548034,7Qп537842,8 Qпідв81701543,2 Разом1892694100 Разом1892694100
По таблиці 2.1 [11] вибираємо сталь високолеговану корозийностійку, жаростійку і жароміцну марки ОХ17Т.
2.3 Розрахунок апарата
Вихідні дані:
Потужність П 200 т/рік
Час розчинення ? х.р. 19 год.
Додатковий час ?дод. 3 год.
Коефіцієнт заповнення апарата ? 0,7
Коефіцієнт запасу продуктивності ? 1,15
2.3.1 Розраховуємо кількість сировини на одне завантаження
Час переробки однієї порції сировини складе:
? = ? х.р + ?дод = 19 + 3 = 22 год.
При роботі апарата 330 днів у рік (з обліком ППР), маса твердої сировини, що завантажується, складе:
m = 200000 * 22 / 330 * 24 = 555,6 кг
З розрахунку матеріального балансу на 1т твердої сировини необхідно подати 5144,2 кг розчина кислоти.
Кількість вихідної сировини на одне завантаження:
m исх.= 555,6 + (555,6 * 5144,2 / 1000) = 3413,7 кг
2.3.2 Розраховуємо обсяг реакційної маси
Щільність сировини (?), г/см3:
Fe2O3 = 5,25; Cr2O3 = 5,21; [9]
H2SO4 (30 % p-н) = 1,22. [10]
? тв. сиров. = 5,25 * 0,88 + 5,21 * 0,09 = 5,09 ,г/см 3;
V реакц.= m реаг. / ? = 0,5556 / 5,09 + 2,8581 / 1,22 = 0,1 + 2,34 = 2,44 м3
2.3.3 Обєм апарата
V ап = Vреакц. * ? / ? = 2,44 * 1,15 / 0,7 = 4 м3.
Вибираємо по таблиці 30.3 [11] зварений вертикальний циліндричний апарат з еліптичним відбортованим днищем і кришкою.
Номінальна ємність апарата Vап.= 4 м3
Внутрішній діаметр Д в = 1600 мм.
Повна висота апарата Н в = 2225 мм.
Висота циліндричної частини h = 1800 мм.
Висота рівня середовища, що перемішується, в апараті:
Н ж = 1,27 (Vс Vд) / Дв2; [м]
Vд - обсяг днища, м; по таблиці 16.1 [11]
при h1 = 40 мм. Vд = 0,617 м3
Нж = 1,27 (2,44 - 0,617) / 1,62 = 0,9 м.
По таблиці 28.1 [11] вибираємо рамний пристрій, який забезпечує інтенсивне перемішування по висоті апарату.
Рис.2.1. Схема рамного перемішуючого пристрою.
Діаметр мішалки:
d м = Д в 2 * Н м
Н м приймається від 25 140 мм.
d м = 1600 2 * 140 = 1320 мм.
Висота мішалки:
hм приймається 0,36 від повної висоти апарату:
hм = 0,36 * Н в, мм.
hм = 0,36 * 2225 = 801 мм.
в приймається 0,07 від діаметру мішалки:
в = 0,07 * dм = 0,07 * 1320 = 92,4 мм.
2.4 Розрахунок обичайки
Розрахункова товщина циліндричної стінки, підданої внутрішньому тискові, визначається по формулі:
S = Д в * р / (2 [?]*?-p) + с, м
р - розрахунковий тиск, Па
робоче середовище рідина, тоді:
р = рс + рж
рс = 0,101 МПа
рж = 10 * ?ж* Нж
?ж = 1,22 * 0,8372 + 5,25 * 0,1432 + 5,21 * 0,0147 + 1 * 0,0049 =1,854 г/см3 = 1854 кг/ м3
?ж = 10 * 1854 * 0,9 = 16690 н/м = 16,69 кПа
р = 0,101 + 0,01669 = 0,118 МПа
По таблиці 13.3 [12] приймаємо коефіцієнт міцності циліндричної стінки
?=1,0
По таблиці 13.1 [12] допустиме напруження
[?] = 500 МПа (для сталі ОХ17Т)
с = с1+ с2 + с3
с1 - збільшення на корозію, м
с1 = 1 мм [11]
с2 - збільшення на ерозію, м
с2 =0 [11]
с2 - збільшення на мінусовий допуск по товщині листа, м
с2 = 2 мм [11]
S = 1,6 * 0,118 / (2 * 500 * 1,0 - 0,118) + 3 * 10-3 = 3,19 *10-3 м
Приймаємо S = 4 мм.
Перевірка розрахунку.
S C / Д в ? 0,1
(4 - 3) * 10-3 / 1,6 = 0,00063 <0,1
Умова виконується.
2.5 Розрахунок днища
По таблиці 16.1 [11]
у залежності від Д в:
h1 = 40 мм; hв = 400 мм.
Рис. 2.2. Схема еліптичного відбортованого днища.
Розрахункова товщина стінки днища S, підданого внутрішньому тискові, визначається по формулі:
S ? P * R / (2 * ?м * [?] - 0,5 * р) + С, м
де: R - радіус кривизни у вершині днища, м
Для еліптичного днища:
R = Д в = 1,6 м.
По таблиці 15.3 [11] коефіцієнт міцності зварних швів:
?м = 0,8
S = 0,118 * 1,6 / (2 * 0,8 * 500 - 0,5 * 0,118) + 3 * 10-3 = 0,0033 м = =3,3*10-3 м
Товщина днища повинна бути не менш товщини обичайки, розрахованої при ? = 1.
Приймаємо S = 4 мм.
Список літератури
1.Тетереков А.И., Печковский В.В. Оборудование зааводов неорганических веществ и основы проектирования. Минск, Вышейшая школа, 1981. 335 с.
2.Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи / Под ред. Михалева М.Ф.- Л., Машиностроение, 1984. 301 с.
3. Генкин А.Э. Оборудование химических заводов. Издание второе. М., высшая школа, 1970. 352 с.
4. Родионов А.И., Кузнецов Ю.П., Зенков В.В., Соловьев Г.С. Оборудование, сооружения, основы проектирования химико-технологических процессов защиты биосферы от промышленных выбросов. Учебное пособие для вузов. М., Химия, 1985. 352 с.
5. Семидуберский М.С. Насосы, компрессоры, вентиляторы. Изд. 2-е, пер. и доп. М., Высшая школа, 1961.- 289 с.
6. Краткий справочник физико-химических величин. /Под ред. Мищенко К.П