кДж
Втрати тепла поверхнею апарату в навколишнє середовище шляхом конвекції і випромінювання Q 6 визначаємо з виразу:
Q 6=k * t * F ін * (t 1 -t пов), де
k - загальний коефіцієнт теплопередачі від реакційної маси до повітря, Вт/м 2 * К;
k=0,1 Вт/м 2 * К.
Q 6=0,1 * 34,45 * 300 * 38,2=40 кДж
Необхідно відвести наступну кількість тепла Q 2:
2=Q 4 + Q 5 + Q 6 - (Q 1 + Q 3)=
=10874150 - 56648 + 40 - 13241312=- 2423770 кДж
Необхідна поверхню змійовика F зм:
F зм=Q/(k *? t ср *?)=2423770/(575 · 41,3 · 300)=3,40 м 2
де: k - коефіцієнт теплопередачі
k=1/(1 /? 1 +? /? ст + 1 /? 2)=1/(1/699 + 0,003/50 + 1/3600)=575
Вт/(м 2 * К)
? 1 - коефіцієнт тепловіддачі від сусла до стінки змійовика, Вт/(м 2 * К)
?- Товщина стінки змійовика, м
? ст - теплопровідність стінки змійовика, Вт/(м * К)
? 2 - коефіцієнт тепловіддачі від стінки до холодної води, Вт/(м 2 * К)
? 2=0,023 · (? В/d вн) · Re 0,8 · Pr 0,4=
=0,023 · (0,496/0,07) · 82000 0,8 · 9,1 0,4=+3600 Вт/(м 2 * К)
? п - коефіцієнт теплопровідності пара, Вт/(м * К)
d вн - внутрішній діаметр труб змійовика, м
Критерій Рейнольдса:
Re=w в * d вн *? в/(? в * g)=1,52 * 0,07 * 999/0,000128 * 9,81=82000
Критерій Прандтля:
Pr=3600 *? в * c в * g /? в=3600 * 0,000128 * 1,15 * 9,81/0,496=9,1
расч lt; F геом= gt; поверхні теплообміну вистачає
Розрахунок витрати холодоагенту
Реакційна маса в реакторі: 85 ° С? 21 ° С
Вода в змійовику: 16 ° С? 20 ° С
? t б=85-16=69 ° С,
? t м=21-20=1 ° С,
Середня різниця температур з урахуванням наведених вище наступних умов:
? t ср=(? t б -? t м)/ln (? t б /? t м)=(69-1)/ln (69/1)=16,06 ° С
А=(Т 2 -t 1)/(Т 2 -t 2) (9),
де Т 1 - початкова температура реакційної маси, Т 1=85 ° С;
Т 2 - кінцева температура реакційної маси, Т 2=21 ° С;
t 1 - початкова температура холодної води, t 1=16 ° С,
t 2 - кінцева температура холодної води, t 2=20 ° С.
А=(85-16)/(21-20)=69.
Витрата рідкого холодоагенту визначають за формулою:
хол.вода=Q 2/с хл * (t 2ср - t 1), кг
де t 2ср - середня за процес температура холодоагенту на виході з охолоджуючого пристрою;
з хл - питома теплоємність води, з хл=4,19 кДж/кг * К;
t 2ср=t 1 +? tср охл * lnA=16 + 16,06 * 4,2=83,45 0 С
необхідну кількість холодної води: хол.вода=2423770/4,19 * (83,45-16)=8576 кг, хол.вода=8,6 м 3
Миттєвий витрата: G мгновено=8,6/300=0,02 м 2/с
Розрахунок четвертої ділянки стадії приготування дріжджів (розмноження дріжджів)
Тепломісткість вихідних речовин Q 1:
1=G сусла * C сусла * T поступ. сусла + G дрож * З дрож * T поступл. дрож=
, 23 · 3,63 · 294 + 1030,49 · 3,32 · 294=11879745 кДж
Тепломісткість продуктів реакції Q 4:
4=G дрож * C дрож * T дрож + G уг * C уг * T уг=10892,05 * 3,32 * 294 +
, 23 * 0,814 * 294=10742131 кДж
У реакторі протікає наступна реакція:
З 6 Н 12 О 6=2СО 2 + 2С 2 Н 5 ОН
Молекулярні маси: 180,18=2 * 44,01 2 * 46,08
Q 3=Q реак=G вих * q реак * h * 1000/M вих, де
G вих - операційне або годинне кількість ключової речовини, визначального вихід цільового продукту операції, кг/опер або кг/год;
G вих=1689,5 кг/опер. Розрахунок зроблений з відповідних статей матеріального балансу, з урахуванням перевідного коефіцієнта
M вих - мольна маса ключової речовини, кг/кмоль;
q реак - молярний тепловий ефект хімічної реакці...
