Тепловой и энергетический расчеты

1. Тепловой расчет

Тепловой баланс процесса, протекающего в реакторе для экстракции поджелудочной железы:

, [4]

Где суммарное количество теплоты, отводимое для осуществления процесса, Дж;

количество тепла, отводимое при охлаждении экстракционной смеси, Дж;

количество тепла, отводимое при охлаждении аппарата, в котором идет процесс, Дж;

количество теплоты, которое будет вносить работающая мешалка, Дж;

количество теплоты, отводимое от изоляции при ее охлаждении от средней температуры изоляции до температуры цеха, Дж;

количество теплоты, выделяющееся в окружающую среду (потери за счет лучеиспускания и конвекции),Дж.

1)Количество тепла, отводимое при охлаждении аппарата, в котором идет процесс:

, [6,стр.57]

Где оличество тепла, отводимое при охлаждении аппарата, в котором идет процесс, Дж;

масса аппарата; [стр. ]

теплоемкость материала (стали) аппарата; [5,стр.527]

начальная температура аппарата; [д.з.]

конечная температура аппарата; [д.з.]

2) Количество тепла, отводимое при охлаждении экстракционной смеси:

, [4]

Где оличество тепла, отводимое при охлаждении экстракционной смеси, Дж;

масса экстракционной смеси, непосредственно находящейся в аппарате; [стр.,Таблица 3]

теплоемкость экстракционной смеси, принимаем по теплоемкости воды; [5,стр.537]

начальная температура экстракционной смеси; [д.з.]

конечная температура экстракционной смеси; [д.з.]

3)Количество теплоты, отводимое от изоляции при ее охлаждении от средней температуры изоляции до температуры цеха:

, [4]

Где, количество теплоты, отводимое от изоляции при ее охлаждении от средней температуры изоляции до температуры цеха, Дж;

В качестве изоляции примем текстолит.

температура цеха; [д.з.]

средняя температура изоляции;

Масса изоляции определяется из формулы:

, [4]

Где, поверхность изоляции,

толщина слоя изоляции;

плотность изоляции (текстолита); [5, стр.529]

Поверхность изоляции определяется из формулы:

F = 1,3 ∙ , [4]

Где площадь поверхности рубашки; [стр. ]

F = 1,3 ∙ 9,1=11,83

Тогда масса изоляции равна:

Средняя температура изоляции определяется из формулы:

, [4]

Где

Принимаем равной 14 °С.

температура внутренней изоляции, ;

Принимаем равной 5 .

Тогда:

.

4)Количество теплоты, которое будет вносить работающая мешалка:

∙ 3600, [4]

Где количество теплоты, которое будет вносить работающая мешалка, Дж;

мощность мешалки на перемешивание, Вт;

τ = 3,5 часа– время работы мешалки; [д.з.]

3600 – переводной коэффициент.

Где мощность мешалки на перемешивание, Вт;

критерий мощности мешалки; [1, стр.36]

плотность экстракционной смеси, приняли по кислоте;

[стр. ]

[стр. ]

диаметр мешалки; [стр. ]

.

5)Количество теплоты, выделяющееся в окружающую среду (потери за счет лучеиспускания и конвекции):

τ, [4]

Где количество теплоты, выделяющееся в окружающую среду (потери за счет лучеиспускания и конвекции), Дж;

общий коэффициент теплопередачи лучеиспусканием и конвекцией, Вт/(;

поверхность изоляции; [стр. ]

температура цеха; [д.з.]

температура наружной изоляции; [стр. ]

τ – время охлаждения, с;

τ = 1,5 ч = 1,5∙3600 =5400с, [д.з.]

Общий коэффициент теплопередачи лучеиспусканием и конвекцией, Вт/(:

, [4]

Где разница между температурой наружного воздуха и температурой наружной изоляции;

Где температура наружного воздуха; [д.з.]

температура наружной изоляции; [д.з.]

Вт/(.

Тогда

2.Поверхность теплообмена

Где поверхность теплообмена расчетная, ;

суммарное количество теплоты, отводимое для осуществления процесса; [стр. ]

К=500 Вт/( – коэффициент теплопередачи; [д.з.]

средняя разность температур между хладагентом и охлаждаемым материалом;

τ = 1,5 ч – время на охлаждение; [стр. ]

3600 – переводной коэффициент.

Так как процесс экстракции идет в емкостном аппарате, следовательно, температурный режим неустановившийся.

Температурная схема процесса:

Средняя разность температур между хладагентом и охлаждаемым материалом:

, [4]

где начальная температура экстракционной смеси; [д.з.]

конечная температура экстракционной смеси; [д.з.]

температура рассола, входящего в рубашку; [д.з.]

температура рассола, выходящего из рубашки; [д.з.]

А – константа для данного процесса теплообмена.

А = [4]

Где температура рассола в первый момент выхода из рубашки.

должна быть меньше 0°С.

А =

Тогда:

1,2 =

Следовательно, получим выражение для :

условие выполняется, движущая сила есть.

Тогда:

Так как условие выполняется, следовательно теплообмен в аппарате идет эффективно.

3. Энергетический расчет

Расчет количества рассола для охлаждения реактора во время экстракции.

[4]

Где масса рассола для охлаждения, кг;

суммарное количество теплоты, отводимое для осуществления процесса; [стр. ]

средняя удельная теплоемкость рассола; [5,стр.546]

средняя температура рассола, выходящего из рубашки;

температура рассола, входящего в рубашку; [стр. ]

, [4]

Где средняя разность температур между хладагентом и охлаждаемым материалом;

A=1,2 – константа для данного процесса теплообмена; [стр. ]

Тогда:

= 33525,1 кг.

Список использованной литературы

1. «Биоинженерия»: методическое пособие к практическим занятиям, доц.О.А. Алексинцева, доц. О.В. Топкова, СПб 2011г.

2. ГОСТ [20680-75]

3. Интернет ресурс: www.oooseparator.ru

4. Курс лекций по ООПП, В.А. Колодязная, СПб 2012г.

5. «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии», К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков, москва 2004 г.

6. «Проектирование биотехнологических производств»: методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию, Е.П. Яковлева, О.А. Алексинцева, Н.В. Котова, Н.В. Козловская, В.А. Колодязная, О.В. Топкова, СПб 2005 г.

7. «Расчет и выбор оборудования химико-фармацевтической промышленности». Часть 1, СПб 2005 г.

8. «Технология выделения и очистки биологически активных веществ»: методическое пособие к расчетным занятиям, Н.В. Котова, Н.В. Глазова, Е.П. Яковлева, О.В. Топкова, СПб 2009 г.

9. «Центрифуги»: справочник, В.М. Лукьяненко, А.В. Таранец, Москва 1988 г.

Дата добавления: 2015-08-10