Расчет контактного аппарата

Требуемый объем контактной массы для каждого слоя находим по уравнению

υ=сVτ

Так как значение С известно, а величинаVдается по условию, то для определения контактной массы необходимо установить время контакта τ для каждого слоя, а затем и для всего контактного аппарата.

Чтобы определить τ воспользуемся постадийным методом. Принимая для каждого участкаdτ= ∆τ иdx= ∆x, уравнение

можно записать в виде ∆τ= ∆x*Z

Просуммировав полученные значения ∆τдля каждого участка, находят время для всего слоя по уравнению

где n– число участков.

Расчет первого слоя. Слой разбиваем на 5 участков; степень превращения х в каждом участке принимаем соответственно 0,14; 0,34; 0,54; 0,66; и 0,72. Для 1-го участка имеем: а=0,074,b= 0,12,x= 0,14, ∆x= 0,14, коэффициент λ=212,t_1н=440 °С.

Тк = Тн + λ∆x= 440 + 212*0,14 = 470 °С

При t_1к= 470 °С значение Е=59871 иk₀=0,225

k= 0,225*exp(-59871/8,31(470+273))= 1,38*10^-5

Константа равновесия

lgK_p= 4905,5/T– 7,1479

lgK_p= 4905,5/(470+273) – 7,1479 = -0, 548

K_p= 0,287

Аналогично рассчитываем время для каждого слоя.

Расчет проводился в программе Excel. Результаты сведены в таблице

	tн	tк	x	Δx	k	lgKp	Kp	β	Δτ
I слой
участок 1	440	470	0,14	0,14	1,383E-05	-0,54108	0,287684	0,115418	0,073339
участок 2	470	513	0,34	0,2	2,351E-05	-0,90224	0,125244	0,108789	0,081829
участок 3	513	556	0,54	0,2	3,783E-05	-1,22593	0,059438	0,102059	0,077292
участок 4	556	582	0,66	0,12	4,927E-05	-1,40586	0,039277	0,097972	0,062562
участок 5	582	595	0,72	0,06	5,59E-05	-1,49178	0,032227	0,095915	0,075298
								∑τ =	0,37032
II слой
участок 1	453	468	0,79	0,07	1,348E-05	-0,52327	0,299732	0,093503	0,167652
участок 2	468	485	0,87	0,08	1,676E-05	-0,67172	0,212949	0,090731	0,277579
участок 3	485	491	0,9	0,03	1,806E-05	-0,72254	0,189434	0,089687	0,150198
участок 4	491	495	0,92	0,02	1,897E-05	-0,75598	0,175396	0,088989	0,173016
								∑τ =	0,768444
III слой
участок 1	435	441	0,95	0,03	9,33E-06	-0,27295	0,533394	0,087941	0,512223
участок 2	441	444	0,962	0,012	9,732E-06	-0,3017	0,499234	0,087521	0,313736
участок 3	444	446	0,97	0,008	1,001E-05	-0,32073	0,477832	0,087241	0,383367
								∑τ =	1,209326
IV слой
участок 1	429	430	0,975	0,005	7,967E-06	-0,16546	0,683188	0,087066	0,274483
участок 2	430	431	0,978	0,003	8,084E-06	-0,17537	0,667774	0,086961	0,235456
участок 3	431	431	0,98	0,002	8,084E-06	-0,17537	0,667774	0,086891	0,222697
								∑τ =	0,732636
								∑τ =	3,081

Объем контактной массы

υ₁=с₁Vτ₁=4*30000*0,37032/3600 = 12,34 м³

υ₂=с₂Vτ₂=2*30000*0,768444/3600 = 12,81 м³

υ₃=с₃Vτ₃=1,3*30000*1,209326/3600 = 13,1 м³

υ₄=с₄Vτ₄=1,35*30000*0,732636/3600 = 8,24 м³

всего 46,49 м³

Если принять w= 0,3 площадь поперечного сечения реактора

F=V/3600*w= 30000/3600*0,3= 27,77 м²

Диаметр реактора

Высота слоя контактной массы

h₁=υ₁/F= 12,34/27,77= 0,44 м

h₂=υ₂/F= 12,81/27,77= 0,46 м

h₃=υ₃/F= 13,1/27,77= 0,47 м

h₄=υ₄/F= 8,24/27,77= 0,29 м

Общая высота всех слоев Н= 1,66 м

Скорость газа и его плотность при средней температуре в Iслое равны

w_t= w*((t_cp + 273)/2+273)/273= 0,3*((440+595)/2+273)/273= 0,867 м/c

ρ= 1,4*273/( t_cp+ 273)= 0,483

Гидравлическое сопротивление слоев контактной массы.

Δp₁= 9,8*A*w^1,74ρ*h= 9,8*500*0,867^1,740,483*0,44= 812 Па

Аналогично находим

Δp₂=849 ПаΔp₃=867 ПаΔp₄= 535 Па

Общее сопртотивление

Δp=812+849+867+535= 3063 Па