Тепловые расчеты химико-технологических процессов

Термические расчеты химико-технологических процессов


CH3OCH3® CH4 + H2 + CO.

;

К реакциям второго порядка принадлежат реакции, скорость которых пропорциональна концентрации каждого из реагирующих веществ либо квадрату концентрации 1-го из их:

A + B → продукты,

Пример реакции второго порядка:

CH3COOH + C2H5OH ⇒ CH3COOC2H5 + H2O

;

Если исходные концентрации реагирующих веществ схожи, то кинетическое уравнение для реакций второго порядка упрощается:

;

Реакции третьего порядка встречаются довольно изредка.

A + B + C → продукты

;

где τ – время реакции, с;

k’, k”, k’” – константы скорости реакций первого, второго и третьего порядка (соответственно), с-1, м3/(кмоль.с) и (м3)2/(кмоль.с);

a и b – исходные концентрации веществ, кмоль/м3;

х – количество вещества, вступившего в реакцию к моменту времени τ, кмоль/м3.

Переработка сырья в хим реакторах связана с издержкой (подводом) теплоты либо ее отводом. Чтоб найти расход теплоносителя и поверхности термообмена аппаратов, составляют термический баланс, уравнение которого в общем виде:



;

Т.е. приход теплоты в аппарат должен быть равен расходу теплоты в этом же аппарате.

Термический баланс рассчитывают по данным вещественного баланса (на единицу времени для аппаратов непрерывного деяния либо на цикл работы для аппаратов повторяющегося деяния) с учетом подвода теплоты снаружи, ее отвода с продуктами реакции и теплоносителем, также с учетом термических эффектов хим реакций и физических перевоплощений. Для расчета употребляют уравнение:

;

Величины рассчитывают для каждого вещества, поступающего в аппарат и выходящего из него (по данным вещественного баланса):

;

где m – масса вещества, кг;

c – средняя теплоемкость вещества, Дж/(кг.К);

t – температура, 0С.

- теплота физических перевоплощений, происходящих с выделением ( ) либо с поглощением тепла ( ), рассчитывают для каждого из веществ, претерпевших фазовые переходы:

где r – теплота фазового перехода (к примеру, парообразования), Дж/кг.

Величины - количество теплоты, выделяемое при экзотермических ( ) либо поглощаемое при эндотермических реакциях ( ). Рассчитывают, используя значения термических эффектов реакций.

- количество теплоты, подводимой в аппарат из вне, а - утраты теплоты в окружающую среду, также ее отвод через теплообменные устройства.

В большинстве случаев целью термического расчета является определение термический нагрузки аппарата: Qп – термического потока, передаваемого теплоносителем в аппарат либо Q’п – термического потока, отнимаемого хладагентом у аппарата. Эти величины определяют из уравнения термического баланса и употребляют для нахождения площади поверхности термообмена, расхода теплоносителей.

Для расчета употребляют формулы:

а) определение площади поверхности термообмена:

;

где F - площадь поверхности термообмена, м2

К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2.К);

∆tср – средний температурный напор, К.

Определение ∆tср.

При прохождении через теплообменный аппарат рабочих жидкостей меняются температуры жарких и прохладных жидкостей. На изменение температур огромное воздействие оказывают схема движения жидкостей и величины условных эквивалентов..

Набросок 7 - Температурные графики для аппаратов с прямотоков

Как видно из 7, при прямотоке конечная температура прохладного теплоносителя всегда ниже конечной температуры жаркого теплоносителя.

Набросок 8 - Температурные графики для аппаратов с противотоком

При противотоке (рис.8) конечная температура прохладной воды может быть существенно выше конечной температуры жаркой воды. Как следует, в аппаратах с противотоком можно подогреть прохладную среду, при схожих исходных критериях, до более высочайшей температуры, чем в аппаратах с прямотоком.


Загрузка...

для аппаратов с прямотоком:

∆tср = [(t/1 - t/2) - (t//1 - t//2)] / ln[(t/1 - t/2)/(t//1 - t//2)]

для аппаратов с противотоком:

∆tср = [(t/1 - t//2) - (t//1 - t/2)] / ln[(t/1 - t//2)/(t//1 - t/2)]

Численные значения ∆tср для аппаратов с противотоком при схожих критериях всегда больше ∆tср для аппаратов с прямотоком, потому аппараты с противотоком имеют наименьшие размеры.

б) определение массового расхода теплоносителя:

;

где m - массовый расход теплоносителя, кг/с;

Q – термический поток, Вт;

c – удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг.К);

t1 и t2 – исходная и конечная температура теплоносителя, Дж/кг.

где m - массовый расход теплоносителя, кг/с;

Q – термический поток, Вт;

r – теплота фазового перехода (к примеру, парообразования), Дж/кг.

Соотношение единиц измерения (см таблицу)




Возможно Вам будут интересны работы похожие на: Тепловые расчеты химико-технологических процессов:


Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Cпециально для Вас подготовлен образовательный документ: Тепловые расчеты химико-технологических процессов