反應(yīng)釜模溫機(jī)選型如何計(jì)算

以企業(yè)實(shí)際的應(yīng)用為例：需要給一個(gè)3噸的反應(yīng)釜加熱冷卻控溫。反應(yīng)釜的進(jìn)出油口徑為DN50（一進(jìn)一出）物料為N-乙基吡咯烷酮2000kg左右，需要在1.5h把溫度加熱到150℃，冷卻的時(shí)候需要在1h左右把溫度冷卻到常溫（50度左右）。接下來(lái)是根據(jù)此案例給反應(yīng)釜模溫機(jī)選型的各類參數(shù)計(jì)算。

反應(yīng)釜模溫機(jī)選型計(jì)算選型步驟如下：

一、物料需要的加熱功率：

1、物料的比熱為0.52Kcal/kg.℃，物料2000kg

假設(shè)室溫為20℃，加熱到150℃，溫度差為130℃，時(shí)間為1.5小時(shí).

加熱功率：P＝W×△t×C÷(860×T)

加熱功率: P1=2000×130×0.52÷(860×1.5)=104.8KW;

2、夾套內(nèi)導(dǎo)熱油加溫需要的加熱功率；

導(dǎo)熱油比熱為0.5Kcal/kg，密度為0.85 kg/ dm3； 860千卡=1KW

假設(shè)室溫為20℃，因?yàn)橐訜嵛锪虾头磻?yīng)釜，所以需要更高的油溫，則溫度差設(shè)為150℃，時(shí)間為1.5小時(shí) 夾套容積約為350L

加熱功率：P＝W×△t×C÷(860×T)

加熱功率：P2=350×0.85×150×0.5÷(860×1.5)=17.29KW

3、反應(yīng)釜體升溫所需要加熱功率

鋼鐵比熱為0.11Kcal/kg.，860千卡=1KW，3000kg的反應(yīng)釜需要加熱的部分算整個(gè)反應(yīng)釜的70%

假設(shè)室溫為20℃，則溫度差設(shè)為130℃，時(shí)間為1.5小時(shí)

加熱功率：P＝W×△t×C÷(860×T)

加熱功率：P3=3000×70%×130×0.11÷(860×1.5)=23.28KW;

模溫機(jī)總加熱功率：P3=104.8+17.29+23.28=145.37KW

以上計(jì)算以熱效率為100%，未計(jì)加熱過(guò)程中熱量的損失及反應(yīng)釜自身金屬升溫所需的熱量得出的結(jié)果.實(shí)際選擇時(shí)乘以安全系數(shù)1.2。

145.37KW×1.2=174.44KW. 則實(shí)際選擇180KW.

按照理論計(jì)算得出1.5小時(shí)將物料加熱到150度，反應(yīng)釜模溫機(jī)需要180KW的加熱功率。

反應(yīng)釜油加熱器

二、冷卻功率計(jì)算：

1、鋼體的冷卻功率

鋼的比熱為0.11Kcal/kg·℃，密度為7.9kg/dm3，鋼體降溫到50℃，則溫度差為100℃，冷卻時(shí)間1小時(shí)。

冷卻功率：P＝W×△t×C÷(860×T)，860千卡=1KW

冷卻功率：P=3000×0.7×100×0.11÷(860×1)=26.86KW；

2、熱盤(pán)油道內(nèi)導(dǎo)熱油的冷卻功率

油的比熱為0.5Kcal/kg·℃，密度為0.85kg/dm3,當(dāng)反應(yīng)釜降溫到50℃，導(dǎo)熱油溫度為30℃，所以溫度差為120℃，冷卻時(shí)間1小時(shí)。

冷卻功率：P＝W×△t×C÷(860×T)，860千卡=1KW

冷卻功率：P=350×0.85×120×0.5÷(860×1)=20.75KW

所以總的冷卻功率KW=26.86+20.76=47.62KW

3、冷卻換熱面積計(jì)算

根據(jù)以上設(shè)計(jì)，冷卻功率為47.62KW，殼管式換熱器水與油之間的換熱系數(shù)為200W/(m2℃)，夏天最高溫度時(shí)冷凍水溫度為30多度，不可能將導(dǎo)熱油降溫至30度，所以，建議以冷凍機(jī)來(lái)給模溫機(jī)進(jìn)行換熱冷卻。

假設(shè)冷凍機(jī)出水溫度t1=8℃，回水溫度t2=28℃

反應(yīng)釜溫度降到50度，導(dǎo)熱油從T1=150冷卻到T2=30℃

△T1=T1-t2=150-28=122 △T2=T2-t1=30-8=22

平均溫差△t=(△T1-△T2)/ln(△T1/△T2)=(122-22)/ln(122/22)=58.4℃

換熱面積（單位平方）=換熱功率（單位W）÷平均溫差÷傳熱系數(shù)（經(jīng)驗(yàn)公式）

A=47.62KW×1000÷200W/(m2℃)÷58.4℃=4.07m2

其冷卻效率也不可能達(dá)到1，所以實(shí)際選擇時(shí)加0.2倍的安全系數(shù)，

A=4.07×1.2=4.88m2

實(shí)際選擇5m2殼管式換熱器。

反應(yīng)釜模溫機(jī)

三、泵的選擇

進(jìn)出油口徑為DN50（一進(jìn)一出）

當(dāng)導(dǎo)熱油的流速為2m/s的時(shí)候，流量為14.6m3/h

泵選擇WRY65-40-200 流量為25m3/h,揚(yáng)程為54米。