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反應釜模溫機選型如何計算

更新時間:10-04 20:49 點擊次數:44 次

以企業實際的應用為例:需要給一個3噸的反應釜加熱冷卻控溫。反應釜的進出油口徑為DN50(一進一出)物料為N-乙基吡咯烷酮2000kg左右,需要在1.5h把溫度加熱到150℃,冷卻的時候需要在1h左右把溫度冷卻到常溫(50度左右)。接下來是根據此案例給反應釜模溫機選型的各類參數計算。


反應釜模溫機選型計算選型步驟如下:


一、物料需要的加熱功率:


1、物料的比熱為0.52Kcal/kg.℃,物料2000kg


假設室溫為20℃,加熱到150℃,溫度差為130℃,時間為1.5小時.


加熱功率:P=W×△t×C÷(860×T)


加熱功率: P1=2000×130×0.52÷(860×1.5)=104.8KW;


2、夾套內導熱油加溫需要的加熱功率;


導熱油比熱為0.5Kcal/kg,密度為0.85 kg/ dm3; 860千卡=1KW


假設室溫為20℃,因為要加熱物料和反應釜,所以需要更高的油溫,則溫度差設為150℃,時間為1.5小時 夾套容積約為350L


加熱功率:P=W×△t×C÷(860×T)


加熱功率:P2=350×0.85×150×0.5÷(860×1.5)=17.29KW


3、反應釜體升溫所需要加熱功率


鋼鐵比熱為0.11Kcal/kg.,860千卡=1KW,3000kg的反應釜需要加熱的部分算整個反應釜的70%


假設室溫為20℃,則溫度差設為130℃,時間為1.5小時


加熱功率:P=W×△t×C÷(860×T)


加熱功率:P3=3000×70%×130×0.11÷(860×1.5)=23.28KW;


模溫機總加熱功率:P3=104.8+17.29+23.28=145.37KW


以上計算以熱效率為100%,未計加熱過程中熱量的損失及反應釜自身金屬升溫所需的熱量得出的結果.實際選擇時乘以安全系數1.2。


145.37KW×1.2=174.44KW. 則實際選擇180KW.


按照理論計算得出1.5小時將物料加熱到150度,反應釜模溫機需要180KW的加熱功率。



反應釜油加熱器


二、冷卻功率計算:


1、鋼體的冷卻功率


鋼的比熱為0.11Kcal/kg·℃,密度為7.9kg/dm3,鋼體降溫到50℃,則溫度差為100℃,冷卻時間1小時。


冷卻功率:P=W×△t×C÷(860×T),860千卡=1KW


冷卻功率:P=3000×0.7×100×0.11÷(860×1)=26.86KW;


2、熱盤油道內導熱油的冷卻功率


油的比熱為0.5Kcal/kg·℃,密度為0.85kg/dm3,當反應釜降溫到50℃,導熱油溫度為30℃,所以溫度差為120℃,冷卻時間1小時。


冷卻功率:P=W×△t×C÷(860×T),860千卡=1KW


冷卻功率:P=350×0.85×120×0.5÷(860×1)=20.75KW


所以總的冷卻功率KW=26.86+20.76=47.62KW


3、冷卻換熱面積計算


根據以上設計,冷卻功率為47.62KW,殼管式換熱器水與油之間的換熱系數為200W/(m2℃),夏天最高溫度時冷凍水溫度為30多度,不可能將導熱油降溫至30度,所以,建議以冷凍機來給模溫機進行換熱冷卻。


假設冷凍機出水溫度t1=8℃,回水溫度t2=28℃


反應釜溫度降到50度,導熱油從T1=150冷卻到T2=30℃


△T1=T1-t2=150-28=122 △T2=T2-t1=30-8=22


平均溫差△t=(△T1-△T2)/ln(△T1/△T2)=(122-22)/ln(122/22)=58.4℃


換熱面積(單位平方)=換熱功率(單位W)÷平均溫差÷傳熱系數(經驗公式)


A=47.62KW×1000÷200W/(m2℃)÷58.4℃=4.07m2


其冷卻效率也不可能達到1,所以實際選擇時加0.2倍的安全系數,


A=4.07×1.2=4.88m2


實際選擇5m2殼管式換熱器。



反應釜模溫機


三、泵的選擇


進出油口徑為DN50(一進一出)


當導熱油的流速為2m/s的時候,流量為14.6m3/h


泵選擇WRY65-40-200 流量為25m3/h,揚程為54米。


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