Требуемая поверхность теплообмена определяется по формуле [12]:
В приведенной формуле:
- количество тепла, которое нужно отвести (подвести) в процессе дозировки, кДж; - коэффициент теплопередачи, ; - поверхность теплообмена, ; - средняя разность температур между теплоносителем и реакционной массой град.Выбор коэффициента теплопередачи
Для дипломного проекта значение коэффициента теплопередачи принимаем на основании литературных данных.
Примем следующие значения коэффициента теплопередачи [12]:
для змеевика
=500 =581,5для рубашки
=200 =252,6Для определения
обычно располагают данными о температурном режиме в аппарате и температуре входящей охлаждающей воды или другого охлаждающего агента.Для определения
необходимы данные о температурном режиме в аппарате и температуре входящего охлаждающего агента (воды) [12]. Рассчитаем поверхность, необходимую для нагрева реакционной массы с 10 до 60 . Для этого примем, что горячая вода, поступающая в змеевик, охлаждается с 95 до 65 . ,Следовательно, требуемая площадь нагрева составляет:
Рассчитаем поверхность, необходимую для отвода тепла реакционной массы. Для этого примем, что рассол (23,8% раствор хлорида кальция), поступающая в рубашку, нагревается с - 20
до - 10 . Температура реакционной массы при этом составляет 60 .Следовательно, требуемая площадь для отвода тепла составляет:
Так как площадь теплообмена рубашки составляет по каталогу
, то для теплоотвода требуется использовать две секции змеевиков.Рассчитаем время прилива кислотной смеси. Время прилива может быть рассчитано по формуле [12]:
Для периодического отмеривания жидкости используют резервуары с устройством для отмеривания объема. Чаще всего используют цилиндрические стальные резервуары с плоскими днищами. Для измерения жидкости в мерниках применяют смотровые стекла, поплавки, пневматические измерители. При выборе габаритов мерника исходят из необходимого количества жидкости, подлежащей загрузке за операцию.
Рассчитаем объемы мерников кислот, идущих на приготовление кислотной смеси и бензойной кислоты [14]:
- объем мерника 20% олеума - объем мерника 98% азотной кислотыБензойная кислота загружается в реактор при помощи ленточного расходомера.
- объем мерника бензойной кислотыОбъем аварийной емкости Е3 должен в 4-5 раз превышать объем реактора нитрования:
Объем промежуточной емкости Е4 равен объему реактора нитрования:
Расчет ведется исходя из вязкости самого вязкого компонента, плотности самого плотного и температурного режима [12].
Самый вязкий и наиболее плотный компонент это 20% раствор олеума:
Диаметр перемешивающего устройства:
Примем скорость вращения мешалки [12]:
м/сСледовательно, число оборотов мешалки:
, оборот/секОпределим значение критерия Рейнольдса:
,По [12] выбираем пропеллерную трехлопастную мешалку.
Определим критерий мощности:
, где и - постоянные величины (определяются по таблице [12]):Рассчитаем величину мощности:
кВтОпределяем мощность мешалки в пусковой момент:
кВтУстановочная мощность:
, кВтгде 0,95 - КПД электродвигателя, 1,2-запас мощности электродвигателя [12].
Проверим следующее условие [12]:
,следовательно, мешалка данного типа подходит.
Выбираем привод мощностью 1,0кВт; мотор редуктор типа МПО2 и электродвигатель типа АИ [15].
Рассчитаем производительность насоса для подачи 98% азотной кислоты [12]:
Время подачи азотной кислоты составляет 600с, тогда
Выбираем насос марки Х20/18, производительностью
. Тип электродвигателя АО2-31-2, мощностью 3кВт.2-я стадия - разбавление и фильтрация
Определим суточные объемы, загружаемых в реактор компонентов и их сумму (плотность воды - 1000
, - 1520 , - 1900 ) [11].Плотность суспензии ДНБК рассчитывается как аддитивная величина: