Расчет пленочного испарителя.
Задаем пленочный испаритель ИП-1 со следующими параметрами:
Нагревание проводится водой с , .
Конструктивные параметры теплообменника: поверхность теплообмена . , , , ,  вес = 230кг, материал – нержавеющая сталь.
Производительность (по отгону паров эфира) – 24,34кг/час.
Тепловой баланс пленочного испарителя.
Теплоноситель – горячая вода.
Температура горячей воды на входе  – 80⁰С, на выходе  – 40⁰С.
Энтальпия питательной воды: на входе при  
                                                   на выходе при  
КПД установки .
Нагреваемая среда – эфирный раствор с диэтиловым эфиром.
Температура эфирного раствора: на входе –   
на выходе –
Расход эфирного раствора – ; расход эфира при испарении: .
Удельная теплоемкость эфирного раствора рассчитывается по формуле:
.
Температурный профиль процесса представлен на рис.1.

Рис 1. График изменения температуры по площади пленочного испарителя.
Т.о., по имеющимся данным составляем тепловой баланс процесса:
, отсюда: .

Из выражения теплового баланса получаем значение расхода горячей воды:

По полученному значению массового расхода определяем скорость потока воды:

Рассчитываем поверхность теплообмена: , где:
 - тепловой эффект пленочного испарителя, рассчитываем по упрощенной формуле:
 - берем из справочника  [1], ккал/кг
 - по данным материального баланса, кг
, где:
 - коэффициент теплоотдачи жидкости.
Критерий  Рейнольдса для потока воды:
, где:
 - скорость потока воды в межтрубном пространстве,
 - эквивалентный диаметр;
 - плотность воды;
 - динамическая вязкость воды;
По известному значению критерия Рейнольдса определяем критерий Прандтля и критерий Нуссельта:
, где:
.
Отсюда находим коэффициент теплоотдачи от горячей воды к стенке α₁:

 - по справочнику [1],
Коэффициент теплоотдачи от пленки к стенке α₂ находим по упрощенной формуле для пленочного испарителя:
,

Таким образом, выбранный стандартный теплообменник подходит для данного процесса.
Число труб пленочного аппарата находим по упрощенной формуле:
.
Расчет теплообменника для конденсации паров эфира.
Охлаждение проводится рассолом с , .
Поверхность теплообмена . , , , , вес = 213кг, материал – нержавеющая сталь.
Производительность (по отгону паров эфира) – 24,34кг/час.
Скорость паров ДЭЭ в трубном пространстве:


Критерий  Рейнольдса для паров диэтилового эфира:
, где:
 - скорость паров ДЭЭ в трубах,
 - внутренний диаметр труб;
 - плотность паров ДЭЭ;
 - динамическая вязкость ДЭЭ;
По номограмме5 определяем критерий Прандтля:

.
Отсюда находим коэффициент теплоотдачи от паров ДЭЭ к стенке α₂:
, где:  - по справочнику [1],
,

Обозначим выражение  за «а», выражение  за «b».
,  .
Пусть ,
пусть ,
пусть .
\s
Определяем по графику ( ).
Находим действительное значение коэффициента теплопередачи:

Рассчитываем поверхность теплообмена: , где:
 - тепловой эффект теплообменника, рассчитываем по упрощенной формуле:
 - берем из справочника  [1],
 - по данным материального баланса, кг

<4м².
Следовательно, выбранный стандартный теплообменник подходит для проведения данного технологического процесса.
Тепловой баланс.
Определим количество тепла (холода), необходимое для проведения процесса.
Основной аппарат – реактор синтеза ААУЭ Р-2 ( ).
,
 - тепло, необходимое для нагревания реакц. массы, ккал;
, где: ,
 - тепло, необходимое для нагревания аппарата, ккал;
, где: ,
 - тепловой эффект физического процесса, ккал;
, где: .
 - тепловой эффект химической реакции, ккал; .
 - потери тепла в окружающую среду, ккал;


Реактор выпарки ацетона Р-3. Температура проведения процесса .
Тепло, которое пошло на нагревание:
,
, где: ,
, где: ,
, где: .

.
Тепло, которое пошло на охлаждение (с 55⁰С до 30⁰С):
, где:
, где:
, где:
,

, где: ,
,
Реактор вакуумной перегонки технического ААУЭ Р-6 ( ).
,
, где: ,
, где: ,
, где:
,
,
,
.
Тепловой баланс испарителя эфира ИП-1:
,
, где: ,
, где: ,
, где: ,
,
.
Энергетический расчет.
1.     Расход водяного пара на нагрев аппаратов.
На нагрев реактора синтеза ААУЭ (Р-2) расходуется пара:
.
На нагрев реактора выпарки ацетона (Р-3) расходуется пара:
.
На нагрев реактора вакуумной перегонки технического ААУЭ (Р-6) расходуется пара: .
На нагрев пленочного испарителя (ИП-1) расходуется пара:
.
Общий расход пара: .
2.     Расход охлаждающих агентов.
Рассчитаем расход воды на охлаждение реакционной массы в реакторе выпарки ацетона Р-3 после выпарки ацетона:
,
Расход воды на теплообменник Т1: .
Расход воды на теплообменник Т2: .
Расход воды на теплообменник Т4: .
Общий расход воды на охлаждение: .
3.     Расход электроэнергии:
·                   На работу электродвигателей;
Определение мощности, потребляемой мешалкой.
Рассчитываем мощность, потребляемую мешалкой для реактора получения раствора хлорацетона Р-1. Для этого вначале определяем центробежный критерий Рейнольдса:
.
Режим переходный, поэтому мощность, потребляемую мешалкой, определяем по ф-е: , где:
 - критерий мощности, задается исходя из значения отношения . Подбираем якорную мешалку. Для якорной мешалки при  значение .
 - плотность перемешиваемой среды (из расчетов техн. оборудования);
 и  - число оборотов мешалки в секунду, и диаметр мешалки, м соотв. (из расчетов технологического оборудования).
Потребляемая мощность двигателя:
.
Расход электроэнергии: .
Определяем коэффициент С для реактора Р-1:
.
На основании коэффициента С рассчитываем потребляемую мощность двигателей в реакторах Р-2, Р-3, Р-4, Р-5 и Р-6.
Реактор Р-2 для синтеза ААУЭ:
, .
Реактор Р-3 для выпарки ацетона:
, .
Реактор Р-4 для промывки водой и разделения реакционной смеси:
, .
Реактор Р-5 сушки:
, .
Реактор Р-6 для вакуумной перегонки:
, .
Итого электрической энергии на перемешивание:

4.     Расчет азота.
·                   На передавливание реакционной массы:
Для реактора синтеза ААУЭ (Р-2): , где:
.
Для реактора выпарки ацетона (Р-3): .
Для реактора промывки и разделения (Р-4) не требуется передавливание реакционной массы.
Для реактора сушки Р-5: .
Для сборника Сб-7 эфирного раствора: .
Общий расход азота на передавливание в производстве ААУЭ:
 или 568,1кг азота.
На фильтрацию принимаем расход азота: ,
Суммарный расход азота: .
Объем баллона с азотом .
Расход азота .

Литература.
К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.; «Химия», 575с.