Страница 1

Дано:

Химико-технологический процесс реализуется в аппаратурном модуле и включает следующие технологические операции: загрузка сырья, загрузка добавляемого потока, нагревание реакционной массы, химическое превращение, самоохлаждение, выгрузка реакционной массы самотеком через нижний штуцер в аппарат следующей стадии. Модуль предназначен для выпуска двух продуктов. В состав модуля входит основной аппарат (емкостной, стальной с рубашкой) и два мерника (один - для сырья, другой - для добавляемого потока). Последовательность технологических операций для каждого из продуктов одинакова.

Исходные данные:

1)размеры партий:1-го продукта q1out=[50; 120], кг; 2-го продукта q2out=[30; 100], кг ;

2) плотности входных потоков: 1-го продукта ρ1in = 800 кг/м, 2-го продукта

 ρ2out= 900 кг/м; плотности добавляемых потоков ρ1dob= 1050 кг/м; ρ2dob=950 кг/м;

3) коэффициенты заполнения мерников и аппаратов: верхний φ=0,7 ; нижний φ=0,2 ;

4) расходные коэффициенты добавочных потоков:S1dob/out =0,2; S2dob/out= 0,4;

5) стандартные размеры оборудования:

Таблица 1. Стандартный ряд мерников

D, м

0,2

0,3

0,5

0,6

0,7

0,8

1,0

1,2

Н, м

0,3

0,5

0,8

0,8

0,9

1,0

1,5

1,8

V, м3

0,0094

0,0353

0,157

0,226

0,346

0,502

1,177

2,034

 

Таблица 2. Диаметры штуцеров

dш,м

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

 

Таблица 3. Стандартный ряд емкостных аппаратов

V ,м

0,01

0,025

0,04

0,063

0,1

0,16

0,4

0,63

1,0

mап, кг

300

320

360

370

420

480

500

600

650

6) Отношение диаметра аппарата к высоте : dап : Нап = 1:2;

7) коэффициенты расхода: μ1syr=0,7 ;μ2syr=0,9 ; μ1dob=0,6 ; μ2dob=0,7; μ1out=μ2out=0,8 ;

8) длительности химических реакций: τ1h.r.= 2 час, τ2h.r= 1 час;

9) Данные для расчета теплообменных операций

Операция

Продукт 1

Продукт 2

tн, 0C

tр,0C

tн, 0C

tр,0C

Нагревание

20

100

25

70

 

Теплоноситель: греющий пар с параметрами:

tn = 130 0C

Теплоёмкость аппарата из стали:

Среакт=Ссталь=485 Дж/(кг*К)

Теплоёмкости реакционных масс в аппарате: С1=2200 Дж/(кг*К); С2=2100 Дж/(кг*К)

Коэффициенты теплопередачи: К1 = 500 Вт/(м2·К); К2 = 450 Вт/(м2·К)

Расчетная поверхность теплопередачи в выбранном аппарате не должна превышать: Fт/б = 1,6 м2

Длительность самоохлаждения: τ1с.о. = 2 часа, τ2с.о. = 1,5 часа

 

Определить:

- постадийные материальные индексы;

- допустимые размеры партий продуктов, обеспечивающие максимальную загрузку оборудования;

- требуемые размеры емкостного аппарата и мерников;

- длительности технологических операций загрузки, выгрузки, нагревания для каждого из продуктов.