JUSTI W.

Dane do projektowania zbiornikowego reaktora przepływowego:

∗ energia aktywacji: E = 4,1 • 10⁴ J/mol

∗ stała gazowa: R = 8,314 J•mol^-1 • K^-1

∗ efekt cieplny reakcji: ΔH = 126 kJ•mol^-1 = 126 • 10⁶ J•kmol^-1

∗ gęstość substratów: ρ_A = 960 kg/m³

ρ_B = 1050 kg/m³

∗ gęstość produktów: ρ_C = 990 kg/m³

∗ lepkość: η_c = 0,3 • 10^-3 Pa•s

∗ stała: A_r = 2,1 • 10³ m³•mol^-1 •s^-1

∗ sprawność mechaniczna napędu η = 0,95

∗ wydajność reaktora (strumień masy produktu): G = 0,29 kg/s

∗ temperatura początkowa substratu A i B: t_A = 50°C = 323K

t_B = 50°C = 323K

∗ temperatura reakcji: t = 5°C = 278K

∗ ciepło właściwe substancji: c_A = 2680J•kg^-1 K^-1

c_B = 2440J•kg^-1 K^-1

c_C = 2800J•kg^-1 K^-1

∗ msay molowe substratów: M_A = 134kg•kmol^-1

M_B = 78kg•kmol^-1

∗ masy molowe produków: M_C = 176kg•kmol^-1

M_D = 36,5kg•kmol^-1

∗ zbiornik pionowy

∗ dno i pokrywa - elipsoidalne

∗ rodzaj podpór - łapy wspornikowe

OBLICZENIA

1. Obliczenie sumarycznych objetości mieszaniny 1 mola izobutylobenzenu i 1 mola chlorku acetylu.
Dane: MA = 134 kg•kmol^-1 MB = 78 kg•kmol^-1 ρA=960kg•m^-3 ρB = 1050 kg•m^-3	Obliczenia: V = VA + VB = MA/ρA + MB/ρB MA; MB - masa molowa substratu A i B V = (134kg•kmol^-1/960kg•m^-3) + (78kg•kmol^-1 /1050kg•m^-3) V = 0,215 kmol•m^3	Wynik: V=0,215 kmol•m^-3
2. Obliczenie steżeń - CA0; CB0; CAK; CBK.
Dane: V = 0,215 kmol•m^-3	Obliczenia: CA0 = CB0 = 1/V CA0; CB0 - początkowe stężenie substratu A i B CA0 = CB0 = 1/0,215 kmol/m^3 CA0 = CB0 = 4,65 kmol/m^3 CA = CAK = 0,02 • CA0 CB = CBK = 0,02 • CB0 CA; CB - stężenie substancji A i B CAK; CBK - stężenie końcowe substratu A i B CA = CAK = 0,1 kmol/m^3 CB = CBK = 0,1 kmol/m^3	Wynik: CA0=CB0=4,65 kmol•m^-3 CA = CAK = 0,1 kmol•m^-3 CB = CBK = 0,1 kmol•m^-3
3. Obliczenie strumienia masy substratów A i B.
Dane: MA = 134 kg/kmol MB = 78 kg/kmol MC =176 kg/kmol G = 0,29kg/s	Obliczenia: LA = MA/MC • G/0,98 LA = (134kg•kmol^-1/176kg•kmol^-1) • (0,29kgs^-1/0,98) LA = 0,22 kg/s LB = MB/MC • G/0,98 LB = (78kg•kmol^-1/176kg•kmol^-1) • (0,29kgs^-1/0,98) LB = 0,13kg/s	Wynik: LA = 0,22kg/s LB = 0,13kg/s
4. Obliczenie sumarycznego strumienia objętości substratów.
Dane: LA = 0,22kg/s LB = 0,13kg/s ρA = 960 kg/m^3 ρB = 1050kg/m^3	Obliczenia: V = VA + VB = LA/ρA + LB/ρB V = (0,22kgs^-1/960kgm^-3)+(0,13kgs^-1/1050kgm^-3) V = 2,29•10^-7 m^3/s + 1,23•10^-4 m^3/s V = 1,23•10^-4 m^3/s	Wynik: VA =2,29•10^-7 m^3/s VB=1,23•10^-4 m^3/s V=1,23•10^-4 m^3/s
5. Obliczenie stałej szybkości reakcji.
Dane: Ar = 2,1•10^3 m^3/mol^-1 s^-1 E=4,1•10^4J/mol T = 5°C =278K	Obliczenia: k = Ar • e^xp(-E/RT) k = 2,1 • 10^3 m^3/(mol/s) • e^[(-41000J/mol)/^(8,314J/molK^•^278K)] k = = 2,1 • 10^3 m^3/(mol/s) • e^-17,7389 k = 4,15•10^-5m^3/mol^-1 •s^-1	Wynik: k= 4,15•10^-5 m^3•mol^-1•s^-1
6. Obliczenie teoretycznej objętości reaktora.
Dane: V =1,23•10^-4 m^3/s CA0 = 4,65 kmol/m^3 k =4,15•10^-5 m^3•mol^-1•s^-1	Vt = 2450 • V/k•CA0 Vt = (2450 • 1,23•10^-4 m^3/s )/(4,15• 10^-5 m^3mol^-1s^-1 • 4650molm^-3) Vt = 1,56m^3	Wynik: Vt = 1,56m^3
7. Obliczenie rzeczywistej objętości reaktora.
Dane: Vt = 1,56m^3	Vrz = 0,9 • Vt Vrz = 0,9 • 1,56m^3 Vrz = 1,404m^3	Wynik: Vrz = 1,404m^3
8. Obliczenie wysokości poziomu cieczy.
Dane: Vrz = 1,404m^3 Dw = 1,2m	Obliczenia: Hcieczy = (4 • Vrz)/(π • Dw^2) Hcieczy = (4 • 1,404m^3)/ (3,14 • 1,44m^2) Hcieczy = 1,24m	Wynik: Hcieczy = 1,24m
9. Dobór mieszalnika.
	∗ Dla wyliczonej objętości rzeczywistej Vrz dobieram z normy BN-85/2225-19 objętość nominalną dla reaktora: Vn = 1,6m^3. ∗ Po dobraniu Vn dobieram z normy BN-85/2225-19 średnicę wewnętrzną korpusu reaktora Dw 1200mm.
10. Dobór dna elipsoidalnego oraz pokrywy wg normy PN-75/M-35412.
Dane: Dw = 1200mm	∗ Obliczenie grubości ścianki dla dna i pokrywy elipsoidalnej: gpokrywy = gdna = gpd gpd = (0,005 ÷ 0,01) • Dw gpd = (0,005 ÷ 0,01) • 1200mm gpd = (6 ÷ 12) Dobieram grubość dna i pokrywy na gpd = 10mm. ∗ Po dobraniu grubości ścianki dla dna i pokrywy dobieram dno i pokrywe dla Dw = 1200mm o następujących parametrach: hw = 300mm = 0,3m Vpd = 226dm^3 = 0,226m^3 hc = 40mm = 0,04m mpd = 132kg gpd = 10mm	Wynik: gpd = 10mm
11. Obliczenie wysokości części cylindrycznej.
Dane: Vcz.elip. = 0,226 m^3 hc = 40mm Vn = 1,6 m^3 Dw = 1,2m	Obliczenia: objętość elipsoidalnej: Vcz.elip. = 0,226m^3 ∗ Obliczenie objętości części cylindrycznej: Vcz.cyl. = Vn - Vcz.elip. Vcz.cyl. = 1,6m^3 - 0,226m^3 Vcz.cyl. = 1,374m^3 ∗ Obliczenie wysokości części cylindrycznej: Vcz.cyl. = π(Dw)^2/4 • H1 ⇓ H1= 4 Vcz.cyl./π(Dw)^2 H1 = (4 • 1,374m^3)/(3,14 • 1,44m^2) H1 = 1215mm = 1,215m Hcz.cyl. = H1 - hc Hcz.cyl. = 1215mm - 40mm Hcz.cyl. = 1175mm	Wynik: Vcz.cyl. =1,374 m^3 H1=1,215m Hcz.cyl. = 1175m
12. Dobór blach uniwersalnych dla części cylindrycznej wg PN-70/H-92203.
Dane: Dw = 1,2m	Obliczenia: - długości arkusza blachy: Lcz.cyl. = πDw = 3,14 ⋅ 1200mm Lcz.cyl. = 3,77m Wymiary arkuszy dla Hc = 1160mm: 1) 700x3770x10 [mm] 2) 480x3770x10 [mm] Przyjmue wysokość części cylindrycznej na Hcz.cyl. = 1180mm.	Wynik: Lcz.cyl. =3,77m Hcz.cyl.=1,18m
13. Dobór kołnierzy płaskich do aparatu z normy PN-70/H-74731.
	Dla średnicy Dw = 1200mm doberam następujące dane: Dz = 1375mm D0 = 1320mm d0 = 30mm g = 30mm m = 67,7kg i = 32 M27 Dw = 1223mm
14. Obliczenie całkowitej wysokości zbirnika.
Dane: hw = 300 mm hc = 40 mm gpd = 10 mm	∗ Obliczenie wysokości dna i pokrywy: hdna = hpokrywy = hpd hpd = hw + hc + gpd hpd = 300mm + 40mm + 10mm hpd = 350mm ∗ Obliczenie wysokości zbiornika: Hzb = 2 • hpd + Hcz.cyl. Hzb = 2 • 350mm + 1180mm Hzb = 1880mm = 1,88m	Wynik: hpd = 350mm Hzb = 1,88m

3

---