Тепловой поток газовой смеси на входе в реактор:

F1 = [12133,3/(2*3600)]*1,76*135 = 400,4 кВт

Теплота реакции гидрирования по условиям задачи – 2560 кДж/кг бензола,

Тогда в пересчёте на 1 моль бензола (молекулярная масса бензола – 78):

q = 199,68 кДж/моль

F2 = [(5000-348)/(2*3600*84)]* 199,68*1000 = 1535,9 кВт

где 5000 и 348 – количество циклогексана на выходе и входе, кг/ч.

Тепловой поток газовой смеси на выходе из реактора:

F3 = [8441,9/(2*3600)]*2,3665*180 = 499,44 кВт

Теплопотери в окружающую среду составляют 5% от общего прихода тепла:

Fпот = (400,4 + 1535,9)*0,05 = 96,8 кВт

Теплоту, отводимую кипящим конденсатом, находим из общего уравнения теплового баланса:

F4 = 400,4 + 1535,9 - 499,44 - 96,8 = 1340,06 кВт

Составляем тепловой баланс первой ступени:

Принимаем, что кпд процесса теплообмена равен 0,9. Определяем количество образующегося вторичного водяного пара в межтрубном пространстве реактора первой ступени:

mп = 1340,06 * 0,9/2095 = 0,576 кг/с

где 2095 – удельная теплота парообразования при давлении 0,6 Мпа и температуре Т = (135 + 180)/2 » 1580 С.

Таким образом, следует подать на испарение 0,576*3600 = 2073,6 кг/ч водяного конденсата.

Расчёт реактора первой ступени.

Тепловая нагрузка аппарата - Fа = 1 340 060 Вт.

Средняя разность температур между газовой смесью и паровым конденсатом:

Dtср = 180-158 = 220 С; DTср = 22 К

Рассчитаем теплофизические параметры газовой смеси при температуре 1800 С (453 К) при выходе из реактора первой ступени:

r0см= mt/Vt = 9843/8441,9 » 1,17 кг/м3

Плотность газовой смеси смеси при давлении 1,8 МПа и температуре 453 К:

rсм= 1,17*[(273*1800000)]/(453*101325) = 12,53 кг/м3

Средняя удельная теплоёмкость газовой смеси:

ссм = 2367/

1,17 = 2023 Дж/(кг*К),

где 2367 – средняя объёмная теплоёмкость газовой смеси при температуре 1800 С (453 К).

Расчёт динамической вязкости газовой смеси: