Mexanika-mashinasozlik

4.1-misol. O‘rtacha molekular massasi M=86 kg/kmol bo‘lgan uglevodorodni katalitik oksidlash uchun ishlaydigan barbotajli reaktor hisoblansin. Reaktor ish unumdorligi V=5 m³/soat.
Normal sharoit (t=20⁰C, p₀=0,1MPa) da havo sarfi V_g=600 m³/soat reaksiya temperaturasi t_r=92⁰C, bosim r=0,2MPa, reaksiya davomiyligi _r=2,8 soat. 1kg xomashyo oksidlash ekzotermik reaksiya davrida q_p=7,3510⁵ J issiqlik ajralib chiqmoqda. Sovutuvchi eltkich temperaturasi 50⁰C dan past bo‘lishi kerak.
1-bosqich
Yechish: Temperatura t_r=92⁰C da ishchi suyuqlik xossalari quyidagicha:
Zichlik _s=870 kg/m³;
Qovushoqlik _s=2,3510^-4 Pas;
Sirtiy taranglik =2110^-3 N/m;
Solishtirma issiqlik sig‘imi s=1,910³ J/(kgK);
Issiqlik o‘tkazuvchanlik _s=0,125 Vt/mK;
Solishtirma bug‘latish issiqligi r=4,210⁴ J/kg.
Reaksiyaning issiqlik oqimi uchun suv ishlatiladi. Uning boshlang‘ich temperaturasi t₁=50⁰C va reaktordan chiqishida t₂=75⁰C. Bunda, o‘rtacha temperaturalar farqi

Issiqlik o‘tkazish koeffitsientining taxminiy qiymatini K=270 Vt/m²K deb qabul qilamiz.
Unda, Q_p=Q_F ligini inobatga olib, reaktorning taxminiy issiqlik almashinish yuzasini hisoblaymiz:

Reaktordagi suyuqlik hajmi

Qurilmadagi o‘rtacha gaz miqdorini _g=0,15 deb, uning ishchi hajmini aniqlaymiz.

Qurilmaning solishtirma issiqlik almashinish yuzasi

Demak, jarayonni amalga oshirish uchun barbotajli kolonna olish mumkin.

№	V	φg	τ	t1	t2
1	6	0.20	1.9	60^0C	95^0C
2	4	0.10	1.8	65^0C	85^0C
3	5	0.25	1.5	40^0C	60^0C
4	7	0.15	2.3	70^0C	90^0C
5	8	0.10	1.9	45^0C	55^0C
6	3	0.25	1.5	55^0C	75^0C
7	9	0.30	1.2	35^0C	50^0C
8	4	0.15	2.1	50^0C	85^0C
9	10	0.35	1.8	45^0C	65^0C
10	8	0.15	2.2	50^0C	75^0C
11	12	0.20	1.9	55^0C	85^0C
12	7	0.23	1.5	45^0C	75^0C
13	6	0.28	1.7	70^0C	95^0C
14	9	0.32	2.3	50^0C	65^0C
15	5	0.18	2.2	45^0C	55^0C
16	4	0.25	1.8	40^0C	65^0C
17	8	0.19	1.4	60^0C	75^0C
18	11	0.14	2.4	50^0C	85^0C
19	7	0.31	1.9	60^0C	90^0C
20	10	0.17	1.6	35^0C	55^0C
21	9	0.36	1.7	40^0C	65^0C
22	5	0.20	1.5	45^0C	75^0C
23	6	0.19	2.1	50^0C	85^0C

2-bosqich


Gidravlik hisob
Gazning tezligi w_g=0,05 m/s. Unda uning sarfi:



Kolonna ichki diametri

Kolonna diametrini D=1,6 m deb qabul qilamiz.
Gazning kolonnadagi haqiqiy tezligi

Ishchi sharoitda havo zichligi

Kolonnadagi hajmiy gaz miqdori

Qurilmaning barboterdan pastda joylashgan qismi.

bu yerda h_s- barboterdan kolonna dnishesigacha bo‘lgan masofa, m; V_dn=0,59 m³ –dnishe hajmi, m³;
Gaz – suyuqlik aralashmasi balandligi

Kolonnaning umumiy balandligi
N=N_ar+h_s+N_sep+2h_dn=8+0,1+0,8+20,44=9,78 m
Bu yerda, N_sep =0,8 m –separatsion qism balandligi; h_dn=0,4+0,04=0,44 m – dnishe balandligi; Kolonna balandligini N=10 m qabul qilamiz.
Barboter trubalarida havo tezligini W₀=25 m/c deb hisoblab, markaziy truba diametrini aniqlaymiz (5.32-rasm):

2-bosqich

№	W2	ρgo	Vdn	hs	W0
1	0.07	1.4	0.55	0.2	30
2	0.05	1.5	0.65	0.3	40
3	0.08	1.8	0.40	0.4	30
4	0.04	1.6	0.50	0.25	50
5	0.06	1.5	0.65	0.15	40
6	0.08	1.4	0.70	0.2	20
7	0.04	1.9	0.40	0.3	25
8	0.09	1.4	0.50	0.4	35
9	0.04	1.7	0.65	0.3	25
10	0.05	1.6	0.55	0.15	15
11	0.08	1.45	0.40	0.25	30
12	0.03	1.7	0.65	0.35	40
13	0.04	1.5	0.75	0.4	35
14	0.09	1.6	0.65	0.5	45
15	0.08	1.9	0.45	0.3	55
16	0.05	1.2	0.80	0.4	35
17	0.04	1.3	0.70	0.3	25
18	0.07	1.1	0.50	0.1	40
19	0.03	1.7	0.45	0.4	45
20	0.05	1.9	0.65	0.5	25
21	0.04	1.4	0.45	0.3	50
22	0.09	2.1	0.60	0.25	15
23	0.08	1.9	0.55	0.15	45

5-Amaliy mashg‘ulot
(ajratilgan vaqt 2-soat)
Mavzu: Katalitik jarayonlar uchun reaktorlar va reaksion qurilmalar hisobi
Nazariy ma’lumotlar: Kimyoviy aylanishlarni o‘tkazish uchun mo‘ljallangan qurilmalar reaktorlar deb ataladi. Kimyoviy texnologiyaning jarayon va qurilmalari orasida kimyoviy reaktorlar va ularda kechadigan jarayonlar alohida o‘rin tutadi. Ushbu jarayonlar kimyo sanoatining asosidir.
Kimyoviy aylantirishlar quyidagi xosligi bilan xarakterlanadi:
a) gidrodinamik, issiqlik va massa almashinish hodisalari, hamda kimyoviy kinetika qonunlari kimyoviy jarayonlar kechish qonuniyatlarini belgilaydi;
b) kimyoviy-texnologiya jarayonlarining kechishiga katta ta’sir etuvchi omillar kimyoviy jarayonlar uchun muhit ahamiyatga ega; reaksiyalarni bir vaqtda parallel va ketma-ket kechishida temperatura va aralashtirish kabi omillar mahsulot sifatiga salmoqli ta’sir etadi;
v) umuman olganda, jarayon tezligi eng sekin o‘tadigan bosqich bilan belgilanganligi sababli, kimyoviy jarayonlar diffuzion, kinetik va oralik sohalarda kechishi mumkin.
Agar jarayon tezligi massa almashinish (diffuziya) tezligi bilan belgilansa, jarayon diffuzion sohada o‘tadi. Agar jarayon tezligi faqat kimyoviy aylanishlar tezligi bilan belgilansa, jarayon kinetik sohada boradi. Agar kimyoviy reaksiya va diffuziya tezliklari tahminan bir xil bo‘lsa, jarayon oraliq sohada kechadi. Lekin, sanoat qurilmalarida kimyoviy jarayonlarning tezligi faqat issiqlikni o‘zatish yoki ajratib olish tezliklari bilan ham belgilanishi mumkin.
Ko‘pincha reaktorlar sifatida maxsus, o‘ta murakkab konstruksiyali qurilmalar qo‘llaniladi.