反应釜升降温测试

客户案例：

假设需要给一个3吨的反应釜加热冷却控温。反应釜的进出油口径为DN50（一进一出）物料为N-乙基吡咯烷酮2000kg左右，需要在1.5h把温度加热到150℃，冷却的时候需要在1h左右把温度冷却到常温（50度左右），如何选配模温机？

计算选型步骤如下：

一、物料需要的加热功率：

1、物料的比热为0.52Kcal/kg.℃，物料2000kg

假设室温为20℃，加热到150℃，温度差为130℃，时间为1.5小时.

加热功率：P＝W×△t×C÷(860×T)

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

2、夹套内导热油加温需要的加热功率；

导热油比热为0.5Kcal/kg，密度为0.85 kg/ dm3； 860千卡=1KW

假设室温为20℃，因为要加热物料和反应釜，所以需要更高的油温，则温度差设为150℃，时间为1.5小时 夹套容积约为350L

加热功率：P＝W×△t×C÷(860×T)

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

3、反应釜体升温所需要加热功率

钢铁比热为0.11Kcal/kg.，860千卡=1KW，3000kg的反应釜需要加热的部分算整个反应釜的70%

假设室温为20℃，则温度差设为130℃，时间为1.5小时

加热功率：P＝W×△t×C÷(860×T)

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

总加热功率：P3=104.8+17.29+23.28=145.37KW

以上计算以热效率为100%，未计加热过程中热量的损失及反应釜自身金属升温所需的热量得出的结果.实际选择时乘以安全系数1.2。

145.37KW×1.2=174.44KW. 则实际选择180KW.

按照理论计算得出1.5小时将物料加热到150度，需要180KW的加热功率。

二、冷却功率计算：

1、钢体的冷却功率

钢的比热为0.11Kcal/kg·℃，密度为7.9kg/dm3，钢体降温到50℃，则温度差为100℃，冷却时间1小时。

冷却功率：P＝W×△t×C÷(860×T)，860千卡=1KW

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

2、热盘油道内导热油的冷却功率

油的比热为0.5Kcal/kg·℃，密度为0.85kg/dm,当反应釜降温到50℃，导热油温度为30℃，所以温度差为120℃，冷却时间1小时。

冷却功率：P＝W×△t×C÷(860×T)，860千卡=1KW

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

所以总的冷却功率KW=26.86+20.76=47.62KW

3、冷却换热面积计算

根据以上设计，冷却功率为47.62KW，壳管式换热器水与油之间的换热系数为200W/(m2℃)，夏天最高温度时冷冻水温度为30多度，不可能将导热油降温至30度，所以，建议客户所以冷冻机来给模温机进行换热冷却

假设客户冷冻机出水温度t1=8℃，回水温度t2=28℃

反应釜温度降到50度，导热油从T1=150冷却到T2=30℃

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

平均温差△t=(△T1-△T2)/ln(△T1/△T2)=(122-22)/ln(122/22)=58.4℃

换热面积（单位平方）=换热功率（单位W）÷平均温差÷传热系数（经验公式）

A=47.62KW×1000÷200W/(m2℃)÷58.4℃=4.07m

其冷却效率也不可能达到1，所以实际选择时加0.2倍的安全系数，

A=4.07×1.2=4.88m

实际选择5m壳管式换热器。

三、泵的选择

进出油口径为DN50（一进一出）

当导热油的流速为2m/s的时候，流量为14.6m/h

泵选择WRY65-40-200 流量为25m3/h,扬程为54米；