Реферат по предмету "Химия"


Теплообменник 2

--PAGE_BREAK--                                          Н      Н  


                                                    Н   С     С    О      Н                   

                                                          

                                                          Н     Н

 

   Однако  распределение  электронной  плотности  в молекуле  спиртане  такое  равномерное, как  в  углеродах. Связь  О-Н  полимерная,так  как  наибольшая  электронная  плотность  её  смещена  к  атомуО2, как кэлементу  более  электроотрицательному. Атом  “Н” оказывается  как  бы  более  свободным  от  электронов, менеесвязанным  с  молекулой  и  поэтому  может  легковытеснятся  натрием. Смещение  электронной  плотности  можно показать  в  формуле  следующим  образом: 

                                     Н Н

                                  Н-С-С-О  Н

                                      Н Н

Химические свойства. Спирты  горят  при  поджигании, выделяет  кислоту:

                               С2Н5ОН+3О2-2СО+3Н2О+137Кдж.

Легко воспламеняются  синеватым  почти  не  светящимся  пламенем,  ипосле  сгорания  их  остаётся  чёрный  налёт.

     Взаимодействие  этилого  спирта  с  натрием:
2С2Н5ОН+2Na2C2Н5ОNa+H2

Продукт  замещения  водорода  в  этаноле  называется  этилатом  натрия, он  может быть выделен  после  реакции  в  твёрдом  виде. Также реагируютсо  щелочными  металлами  другие  растворимые  спирты  образуя соответствующие  алкоголиенты .

    Однако  спирты  к  классу  кислот  не  относятся, так  как  степень  диссоциации  их  крайне  незначительна, даже  меньше  чем  у  воды, ихрастворы  неизменяют  окраску  индикаторов. Положение степени  диссоциации спиртов  по сравнению с  водой  можнообьяснить  влиянием  углеводородного  радикала: смещение  радикаломэлектронной  плотности  связи C–O  в  сторону  атома  кислород  ведёт к  увиличению  на  последнемуровне  частичного  отрицательного  заряда  вследствие  чего  он  прочнее  удерживает  атом  водорода.Можно  повысить  степень, если  в  молекулу  ввести  заместительпритягивающий  к  себе  электроны  химической  связи.

     У  спиртов  может  вступатьв реакциюне  только  гидроксильный  атом  водорода,но  и  вся  гидроксильная  группа. Если  в  колбе  с  присоеденённым  к  ней  холодильником  нагревать  этиловый  спирт  с  галогеноводороднойкислотой, например,  с  бромоводородной  (для  образования бромоводорода  берут  смесь  бромида  калия  или  бромида  натрия  ссерной  кислотой), то  через  некоторое  время  можно  заметить, что  впробирке  под  слоем  воды  собирается  тяжёлая  жидкость–бромэтан.

С2Н5ОН+НBrС2Н5Br+H2O


             Эта  реакция  тоже  идёт с ионным расщеплением ковалентной                       связи   С-О.Она  напоминает  реакцию  оснований  и  этилового  спирта,  образуется  бромистан. При нагревании с концентрированной кислотой в качестве катализатораспирты  легко  дигидратируются, т.е.  отщепляют  воду. Из  этиловогоспирта  при  этом  образуется  этилен:


                                       Н    Н

                                 Н –С –С –Н –СН2=СН2+Н2О   

             

                                                    Н   ОН

                                                                                               [9, с.994-997]
    продолжение
--PAGE_BREAK--1.3.Техника безопасности


           Этанол – растворитель в лакокрасочной и фармацевтической промышленности, в производстве кинофотоматериалов, товаров радиоэлектроники и бытовой химии, высокомолекулярных веществ. Сырьё в производстве диэтилового эфира, хлороформа, тетраэтилсвинца, ацетальдегида, уксусной кислоты, этилацетата, этиламина, этилакрилатов, этилсиликатов. Этанол из пищевого сырья часто используют для получения чистого этилена. Этиловый спирт – компонент антифриза, топливо для реактивных двигателей. В ряде стран – компонент автомобильного топлива: повышает октановое число, сокращает расход бензина, снижает содержание вредных веществ в выхлопных газах. Содержание этанола в автомобильном топливе в зависимости от сырьевой базы составляет от 10% в США до полной замены бензина этанолом в Бразилии.

            Для технических целей часто используют денатурированный спирт (денатурат) – спирт-сырец, содержащий добавки красителя, окрашивающего этанол в сине-фиолетовый цвет, и специальных веществ, придающих ему неприятный запах и вкус; денатурат ядовит. В медицине этиловый спирт применяется для дезинфекции, как поверхностное сосудорасширяющее средство, коагулянт белка, в том числе при лечении ожогов. Значительная часть этанола идёт на изготовление спиртных напитков.

            Этиловый спирт чрезвычайно гигроскопичен, при концентрации выше 70% (по объёму) прижигает кожу и слизистые оболочки; при приёме внутрь угнетает центры торможения мозга, вызывает опьянение, при многократном употреблении – алкоголизм.

            Легко воспламеняется, температура самовоспламенения – 4040С, пределы взрываемости: температурные 11-410С, концентрационные 3,6-19% (по объёму), ПДК в атмосферном воздухе 5 мг/м3, в воздухе рабочей зоны 1000 мг/м3, ЛД50 9г/кг (крысы, перорально).

             Наиболее крупные производители этанола (тыс. в год): Бразилия 7500 (1985), США 2700 (1986), Россия 1200 (1989), Великобритания 200 (1986), Япония 179 (1985).

              Впервые этанол выделен из продуктов брожения в Италии в 11-12 вв.  

  Абсолютированный этанол получил перегонкой водного раствора над пота- 

 шом Ловиц Т.Е. (1796). В 1855г. Бертло М. синтезировал этиловый спирт че-

 рез этилсерную кислоту. Производство синтетического этанола началось с       
 1930г. в США.                                                        
                                                                                                  [9, с.997]

                        




2.Расчёт теплообменника

           Дано:

           Хэт = 0,4

           Хв = 0,6

 Gсм= 9000 кг/ч

           t1 = 400C

           t2 = 600C

           T1 = 960C

           Gгр. в= 20000кг/ч

1)Расход этанола равен:

                            Gэт = Хэт* Gсм/3600,    где                         (3)

                                                                                                     [1,c.43]

Хэт – объёмная доля этанола;

Gсм– расход смеси;

3600 – перевод часа в секунды.

              Gэт = 0,4*9000/3600 = 1 (кг/с)

2)Расход воды:

                            Gв= Хв* Gсм/3600,       где                       

Хв – объёмная доля воды.

              Gв= 0,6*9000/3600 = 1,5 (кг/с)

3)Расход греющей воды:

               Gгр. в = 20000/3600 = 5,556 (кг/с)

4)Таблица материального баланса:



Приход (кг/с)

Расход (кг/с)

Смесь

2,5

Этанол

1

Греющая вода

5,556

Вода

1,5





Греющая вода

5,556

Всего:

8,056

Всего:

8,056



               Gсм = Gэт+ Gв= 1+1,5 = 2,5 (кг/с) 




5)Теповая нагрузка теплообменника равна:

                             

                                     Q= Gсм* Ссм * (t2 – t1),        где                   (4)

                                                                                                           [5, с.193]

Ссм – удельная теплоёмкость смеси.

                                      Ссм = Сэт* Хэт+ Св* Хв,        где                   (5)

                                                                                                                   [6, с.808]

Сэт = 0,32 ккал/кг*град =0,32*4190 = 1340,8 Дж/кг*град

Св = 4190 Дж/кг*град

Ссм = 1340,8 * 0,4 + 4190 * 0,6 = 3050,32 (Дж/кг*град)

                         Q= 2.5*3050,32*(60-40) = 152516 (Дж/с) или (Вт)

6)Конечная температура воды рассчитывается по формуле:

                                         Q= Gв* Cв* (T1– T2),       где     

T1, T2– начальная и конечная температуры воды соответственно.

                          T2= T1– Q/ Св* Gв
                          T2 = 96-152516/4190*5,556 = 89,5 (0С)

7)Средняя разность температур равна:

                                            40  60

                                          89,5  96

                        89,5-40 = 49,5            96-60 = 36

                                       (0С)          (6)

                                                                                                                    [5, с.194]

8)Средняя температура смеси:                                                          

                                        tср.см= 40+60/2 =50 (0С)

9)Средняя температура воды равна:

                                        tср.в = tср.см + = 50+42,8 = 92,8 (0С)

10)Площадь трубного пространства:

  Примем массовую долю смеси Wсм= 200 кг/м2*с, тогда площадь равна:

                                         Sтр= Gсм/ Wсм =2,5/200 = 0,0125 (м2)             (7)

                                                                                                                      [5, с.195]

Пусть количество труб n= 37, тогда внутренний диаметр трубки равен:

                                       

                                  dвн =                                          (8)

                                                                                                                  [5, с.196]

                           dвн = = 0,02 (м)

Пусть толщина стенки трубки bбудет равна 1см =0,001м, следовательно, на-

ружный диаметр равен: 

                                    dн= dвн+ 2*b                                                 (9)

                                                                                                                  [5, с.196]

                           dн= 0,02+2*0,001 = 0,022 (м)

11)Критерий Рейнольдса для трубного пространства:

                                     Reтр= Wсм* dэкв/Мсм,       где                        (10)

                                                                                                                   [7, с.32]

   dэкв– эквивалентный диаметр;

   Мсм – вязкость смеси (этанол и вода).

 

                                     dэкв.тр=                            (11)

                                                                                                                   [5, с.198]

                          dэкв.тр= = 0,147 (м)

                          Мсм = 0,000545 (Н*сек/м2)

                                                                         [6, с.806-807]

                          Reтр= 200*0,147/0,000545 = 53995

12)Критерий Прандтля для трубного пространства:

                                     Prтр= Mсм*Cсм/ λсм,           где                               (12)

                                                                                                                     [7, с.189]

   λсм– теплопроводность смеси (этанол и вода)

                           

                       λсм= 0,168 Вт/м*град

                                                                      [6, с.810-811]     

                           Prтр= 0,000545 *3050,32 / 0,168 = 6,203          

13)Критерий Нуссельта для трубного пространства:

                                       Nuтр= 0.023*Re0.8*Pr0.4                                     (13)

                                                                                                                     [7, с.192]

                         Nu= 0.023*539950.8*6.2030.4 = 249.7

14)Коэффициент теплоотдачи смеси равен:

                                        α = Nu* λ/ dэкв                                                 (14)

                                                                                                                      [2, с.70]

                          α = 249,7* 0,168 / 0,147 = 285,4 (Вт/м2*град)                                                

15)Пусть диаметр кожуха Д = 0,25 м, тогда площадь межтрубного пространства равна:

                                        Sмт= П*Д2 / 4 – 37*П*dн2/ 4                         (15)

                                                                                                                      [6, с.444]

                           Sмт= 3,14*0,252 / 4 – 37*3,14*0,0222 / 4 = 0,035 (м2)                       

16)Эквивалентный диаметр межтрубного пространства равен:

                                        dэкв.мт=                              (16)

                                                                                                                      [6, с.445]

                            dэкв.мт=  = 0,235 (м)                           

 

17)Критерий Рейнольдса для межтрубного пространства:

                                         Reмт= Wв* dэкв.мт/Мв,       где                        

   Мв — вязкость воды;

   Wв– расход воды.

       

                            Мв = 0,000357(Н*сек/м2)

                        

                            Wв= Gв/ Sмт= 5,556/0,035 = 158,75(кг/м2*с)

                             Reмт= 158,75* 0,235 / 0,000357 = 104500

18)Критерий Прандтля для межтрубного пространства равен:

                                           Prмт= Mв*Cв/ λв,          где

   

   λв = 0,068 Вт/м*град

   Cв= 4190 Дж/кг*град

                              Prмт= 0,000357 *4190 / 0,068 = 22




19)Критерий Нуссельта для межтрубного пространства:

                                       Nuмт= 1,16*( dэкв.мт*Reмт)0.6 * Prмт0,33            (17)

                                                                                                                      [5, с.158]

                          Nuмт= 1,16*( 0,235*104500)0.6 * 220,33 = 704,64          

20)Коэффициент теплоотдачи воды:

                                        α2 = Nuмт* λв/ dэкв.мт
                           α2 = 704,64* 0,068 / 0,235 = 203,896

21)Коэффициент теплопередачи:

                                К = ___________1_____________

                                       1/ α + 1/ α2 + b/λ+ r1* r2             ,      где         (18)

                                                                                                                      [5, с.192]

    r1, r2 – коэффициенты загрязнения воды и смеси соответственно.

                         r1= 0,0018 м2*град/Вт

                         r2= 0,0009 м2*град/Вт

     К = ___________1______________________________  = 88,8

               1/ 285,4+ 1/ 203,896 + 0,001/17 + 0,0018 * 0,0009                                         

22)Площадь теплообменника выводится из формулы:

                                         Q= K*F*                                                      (19)

                                                                                                              [2, с.64]

                                        F= Q/ K*

                                        

                      F= 152516/88.8*42.8 = 40.13 (м2)

23)Длина трубок равна:

                                        L= F/ n*П*dср                                              (20)

                                                                                                              [5, с.192]

                    dср= (dн + dвн) / 2

                           

                    dср= (0,022+ 0,02) / 2 = 0,021(м)

                          L= 40,13/ 37*3,14*0,021 = 16,45(м)                                             


Расчёт теплового баланса


Приход тепла со смесью:

Q1= Gсм* Cсм* t1
Q1= 2.5*3050.32*40 = 305032 (Вт)

Приход тепла с водой:

Q2= Gв*Cв*Т1 = 5,556*4190*96 = 2234845 (Вт)

Расход тепла со смесью:

Q3= Gсм*Ссм*t2= 3050,32*2,5*60 = 457548 (Вт)

 

Расход тепла с водой:

Q4= Gв*Св*Т2 = 5,556*4190*89,5 = 2083528 (Вт)

Потери в окружающую среду:

Qп= 0,05*Q= 0,05*152516 = 7629 (Вт)

Результаты отражены в таблице теплового баланса:



Приход тепла, Вт

Расход тепла, Вт

Со смесью

305032

Со смесью

457548

С водой

2234845

С водой

2083528





Потери

7629

Всего:

2539877

Всего:

2548705



(2539877+2548705)/2548705=0,04=4%

Расчёт верен.


                                                                                      [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

                                                                                     

                                                                                     

                                                                                     



    продолжение
--PAGE_BREAK--


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Ідприємство не забезпечило мені можливість здійснення розрахунків за продані товари (послуги) із застосуванням платіжної картки (спеціального платіжного засобу)
Реферат Российская империя
Реферат Nucleic Acids And Protein Synthesis Outline Essay
Реферат Civil Liberties Essay Research Paper Civil LibertiesThe
Реферат Лингвистическое изучение лексических ошибок: итоги и перспективы
Реферат Исследование скважин в период освоения и опробования
Реферат Правова охорона навколишнього природного середовища в населених пунктах
Реферат 5класс закрытые задания 1
Реферат Радиационные аварии
Реферат Экономическая теория и природные ресурсы
Реферат Германская историография в 1918-1945 гг
Реферат Night By Eliezer Essay Research Paper Night
Реферат Анализ финансовых результатов на примере ОАО имени Азина Завьяловского района Удмуртской Р
Реферат Основные тенденции развития мировой экономики во второй половине 20 века
Реферат Пьер Корнель. Родогуна