Технологический расчет аппарата

При заданной мощности 35000 тонн в год определим потребность в реакторе

Количество дней работы смесителя 340 дней

Количество часов работы – 24 часов

35000/(340*24)=4289 кг/час

Определим объемный расход перемешиваемого моторного масла:

4289/905 ~ 5,6 м³

Принимаем за расчет реактор Р-9 объемом 6,3 м³

Расчет перемешивающих устройств.

Исходные данные для расчета.

Реактор Р-9

V_H=6,3 м³

P=0,6 МПа

δ= -

ρ=905 кг/м³

μ_ж=12,6∙10^-3Па∙с

Температура в реакторе t_р=70⁰С

Температурный эффект = -

Произведем расчет перемешивающих устройств по методике описанной в методических указаниях [5]

2.1 С учетом свойств перемешиваемой среды выбираем тип мешалки и основные параметры  [5, табл 1]

Для наших условий подходит 3 типа мешалок: лопастная,  турбинная, трёхлопастная.[5 табл 1]

2.2  Примем диаметр аппарата D=1,8 м [5, табл 6]

Рассчитаем  диаметр  мешалки d_м[5, табл 1]:

Пропеллерная мешалка:

 Примем диаметр пропеллерной мешалки d_м=0,45 м [5, табл 2]

 2.3 Определим частоту вращения мешалки (n, c^-1).

 Пропеллерная мешалка:

Основные параметры мешалки:

 Исходя из условий (2.5) и (2.8) принимаем частоту вращения n=0,42 с^-1 [5, табл 3]

2.4 Определим глубину воронки (h_в), образующейся при вращении мешалки.

Предельно допустимая глубина воронки определяется по формуле:

 Где    H_ж=2,01 м, высота уровня жидкости в сосуде [5, табл 6]

         h=0,4d_м=0,4∙0,45=0,18 м – высота установки мешалки [5, табл 1]

 Рассчитаем глубину воронки образующейся в сосуде без перегородок

Где    n=2,69 с^-1 – частота вращения мешалки;

         d_м=0,45 м – диаметр мешалки

         B – коэффициент пропорциональности [5, рис 2]

         Г=(8H_ж/D)+1=  – для аппарата со свободной поверхностью жидкости;

         z -  количество мешалок на одном валу;

         B=2 [5 рис.2]

Так как h_в меньше чем h_пр установка перегородок не требуется.

         2.5 Найдём мощность привода мешалки(N_э) с учетом мощности, затрачиваемой непосредственно на перемешивание жидкости (N) и мощности, затрачиваемой на преодоление трения в уплотнениях (N_уп).

         Где k_п=1 – для аппарата с перегородкой;

                k_н=(H_ж/D)^0,5=(2,01/1,8)^0,5=1,06 – коэффициент высоты уровня жидкости в аппарате;

         k₁- коэффициент, учитывающий наличие в аппарате внутренних устройств : k₁=1,1-1,2 – при наличии гильзы термопары, трубы передавливания или уровнеметра; k₁=2- при наличии змеевика, размещённого вдоль стенки сосуда.  (так как имеется труба передавливания и уровнеметр)

         2.5.1 Мощность, затрачиваемую  на перемешивание в типовых химических реакторах определим по формуле:

 Где ρ=905 кг/м³- плотность жидкости;

                k_N =0,4 – критерий мощности, являющийся функцией критериев Re и Fr[5, рис 3]

               2.5.2 Мощность N_уп зависит от способа уплотнения вала перемешивающего устройства. При этом используют следующие типы уплотнений: манжетные, сальниковые и торцевые. Так как предполагается агрессивная среда и давление 0,6 МПа, то требуется установка торцевых уплотнений. Торцевые уплотнения более надёжны в эксплуатации и обеспечивают повышенную герметизацию по сравнению с манжетными и сальниковыми;

         Мощность, затрачиваемая на преодоление трения в торцевых уплотнениях, определяется следующим образом:

         -для одинарного уплотнения:

        Где d_в=С∙d_м=0,35∙0,45=0,1575 м.

         C=0,15 – для лопастных мешалок.

         Итак двигатель должен обладать мощностью не менее:

        Принимаем номинальную мощность двигателя 1 кВт и частоту вращения 2,69 с^-1