Студопедия — Исследование энергетических затрат при работе
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Исследование энергетических затрат при работе






Изотермического реактора с мешалкой

Большинство процессов химического превращения различных веществ в химической технологии осуществляются в специальных аппаратах – химических реакторах. Реактор является главным аппаратом технологической установки. Оборудование, установленное до химического реактора и после него, служит лишь для подготовки исходного сырья или выделения (обработки) готового продукта.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение конструкции и принципа работы изотермического реактора периодического действия с мешалкой, опытное и теоретическое определение мощности, затрачиваемой на перемешивание.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во всех реакторах имеют место определенные физические процессы (гидродинамческие, тепловые и диффузионные), с помощью которых создаются оптимальные условия проведения химических процессов.

Для осуществления физических этапов процесса химические реакторы имеют в своей структуре простые аппараты или элементы аппаратов: мешалки; теплообменники; контактные устройства (тарелки, насадки и т.д.).Таким образом, химический реактор можно рассматривать как комплексный аппарат, состоящий из определенных сочетаний простых аппаратов или элементов аппаратов.

Наиболее часто химические реакторы классифицируют по следующим критериям: непрерывность работы; тепловой режим и режим движения реакционной среды; фазовое состояние реагентов; конструктивные особенности.

По принципу организации различают: реакторы периодического действия; непрерывного действия; полупериодического действия.

По режиму движения реакционной среды:

1) реакторы идеального (полного) смешения (рис. 1);

2) реакторы идеального (полного) вытеснения (рис. 2);

3) промежуточного типа - реальные.

 

 
 

 


 

Рис. 2.1 – Схема реактора Рис. 2.2 – Схема реактора

идеального смешения идеального вытеснения

 

Аппарат идеального смешения – это аппарат с мешалкой, через который непрерывно проходит поток. Мощность мешалки такова, что поступающая жидкость мгновенно равномерно перемешивается со всей массой, уже находящейся в аппарате.

Аппарат идеального вытеснения характеризуется тем, что поток в нем движется равномерно. Все частицы жидкости имеют одинаковую скорость и, следовательно, одинаковое время пребывания. Фронт потока движется, как твердый поршень. Поэтому аппараты идеального вытеснения называют еще аппаратами с поршневым течением.

По тепловому режиму:

1) изотермические реакторы – работают при постоянной температуре реакционной массы, которая поддерживается за счет подвода или отвода тепла из зоны реакции. Внешние конструктивные признаки такого аппарата – наличие устройств для подвода или отвода тепла (теплообменники, рубашки, змеевики и т.д.);

2) адиабатические реакторы – без отвода тепла из зоны реакции. Внешние конструктивные признаки – наличие изоляции;

3) политропические – промежуточного типа.

По фазовому состоянию реагентов: гомогенные (если реакция проводится в одной фазе); гетерогенные (если вещества в реакторе находятся в различных агрегатных состояниях).

По конструктивным признакам: типа реакционной камеры; колонны; теплообменники; печи.

В настоящей работе изучается химический реактор периодического действия полного перемешивания с якорной мешалкой, изотермический с теплообменом через рубашку, гомогенный – типа автоклава.

 


а) б) в) г)

 

 

Рис. 2.3. Схемы конструкций мешалок:

а) – турбинной, б) – пропеллерной, в) – якорной, г) – лопастной.

 

Затраты энергии при работе такого реактора складываются из:

1. затрат энергии на перемешивание реагентов;

2. энергетических затрат на изменение температуры реагентов, то есть на их нагрев или, иногда, охлаждение.

Перемешивание и гомогенизация реагентов являются необходимым условием для обеспечения высокой производительности реактора. Приспособления для перемешивания имеют разнообразные конструктивные формы в зависимости от агрегатного состояния реагентов. Для жидких реагирующих сред наиболее распространено механическое перемешивание с помощью мешалок различного типа. Схемы некоторых мешалок (лопастной, турбинной, якорной и др.) представлены на рис. 2.

Наиболее просты по устройству и дешевы в изготовлении лопастные мешалки. К этому типу мешалок, кроме собственно лопастных, относятся также мешалки якорные, рамные и листовые.

Якорные мешалки используются для перемешивания невысоковязких жидкостей (μ ≤ 10-2 Н·с/м2) в аппаратах, обогреваемых с помощью рубашек или змеевиков, в тех случаях, когда возможно выпадение осадка или загрязнение теплопередающей поверхности. Они имеют форму, соответствующую форме внутренней поверхности аппарата, и диаметр, близкий к внутреннему диаметру аппарата. При вращении такие мешалки очищают стенки и дно аппарата от налипающих загрязнений.

Мощность перемешивающих устройств рассчитывается с помощью теории подобия. При этом в связи со сложностью явления возможно получение различных соотношений между величинами, определяющими протекание процесса в натуре и модели, в зависимости от того, по какому из параметров процесса происходит моделирование. Наиболее подробно изучено моделирование по величине потребляемой мощности. В этом случае в качестве основного параметра, по которому моделируется процесс перемешивания, выбирают критерий мощности КN, который представляет из себя модифицированный критерий Эйлера:

(2.1)

Если учесть, что для мешалки:

, , (2.2)

получим:

(2.3)

где N – мощность, затрачиваемая на перемешивание, [ Вт ]; ρ – плотность перемешиваемой жидкости, [ кг/м3 ]; n – скорость вращения мешалки, [ об/сек ]; d – диаметр мешалки, [ м ].

Критерий мощности в общем случае может быть определен как:

(2.4)

где - модифицированный критерий Рейнольдса; - модифицированный критерий Фруда; Г1, Г2 …- симплексы геометрического подобия.

Если в аппарате имеются отражательные перегородки, что позволяет избежать образования воронки при перемешивании, влиянием критерия Фруда на коэффициент мощности можно пренебречь. В этом случае для геометрически подобных аппаратов и мешалок затрачиваемая на перемешивание мощность определяется лишь величиной критерия Рейнольдса. График зависимости кN = f(Re) для якорной мешалки приведен на рисунке 4.

 
 

 


Рис. 2.4. График зависимости кN = f(ReM) для якорной мешалки

 







Дата добавления: 2014-10-29; просмотров: 1069. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

Методы прогнозирования национальной экономики, их особенности, классификация В настоящее время по оценке специалистов насчитывается свыше 150 различных методов прогнозирования, но на практике, в качестве основных используется около 20 методов...

Методы анализа финансово-хозяйственной деятельности предприятия   Содержанием анализа финансово-хозяйственной деятельности предприятия является глубокое и всестороннее изучение экономической информации о функционировании анализируемого субъекта хозяйствования с целью принятия оптимальных управленческих...

Образование соседних чисел Фрагмент: Программная задача: показать образование числа 4 и числа 3 друг из друга...

Приготовление дезинфицирующего рабочего раствора хлорамина Задача: рассчитать необходимое количество порошка хлорамина для приготовления 5-ти литров 3% раствора...

Дезинфекция предметов ухода, инструментов однократного и многократного использования   Дезинфекция изделий медицинского назначения проводится с целью уничтожения патогенных и условно-патогенных микроорганизмов - вирусов (в т...

Машины и механизмы для нарезки овощей В зависимости от назначения овощерезательные машины подразделяются на две группы: машины для нарезки сырых и вареных овощей...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия