Рассчитаем приходную часть теплового баланса

Определим количество тепла, поступающее в реактор с исходными реагентами:

 

 

где Ср_i – изобарные теплоемкости исходных реагентов;

G_i – мольный поток i-того реагента;

Т_i – температура исходных реагентов;

а) рассчитаем для циклогексана:

 

 

б) рассчитаем для кислорода:

 

 

в) рассчитаем для бензола:

 

   

  

 

г) рассчитаем для азота:

 

 

.

 

Определим количество тепла, которое выделяется или поглощается в результате химической реакции:

 

 

а) для основной реакции:

 

   

 

 или 67915,59

б) для побочной реакции:

 

 или 651,74

 

Так как тепло поглощается во всех реакциях (основной и побочной), получаем:

 

;

 

Так как >0, то реакция экзотермическая и данное значение ставим в приход теплового баланса.

 

Рассчитаем расходную часть теплового баланса

 

Определим количество тепла, которое выходит из реактора с продуктами реакции:

;

;

 

где Срj – изобарные теплоемкости исходных реагентов;

G_j – мольный поток j-того реагента;

Т_j – температура исходных реагентов.

 

а) рассчитаем для циклогексанона:

 

 

б) рассчитаем для воды:

 

 

в) рассчитаем для циклогексанола:

 

 

г) рассчитаем для непрореагировавшего циклогексана:

 

 

д) рассчитаем для непрореагировавшего кислорода:

 

 

е) рассчитаем для бензола:

 

 

ж) рассчитаем для азота:

 

 

Определим количество тепла, расходуемое на нагревание исходных реагентов до температуры химической реакции:

 

;

 

а) рассчитаем для циклогексана:

 

 

б) рассчитаем для кислорода:

 

 

в) рассчитаем для бензола:

 

 

г) рассчитаем для азота:

 

.

 

Определим тепловые потери в ходе реакции:

 

.

 

Определим тепловую нагрузку на реактор:

 

 

Так как Q_F > 0, тепло надо нужно подводить, это значение ставиться в приход теплового баланса.

Полученные данные сводим в таблицу теплового баланса:

 

Таблица 6. Тепловой баланс

Приход			Расход
Тепловой поток		%	Тепловой поток		%
	70089,98	39,40		133202,082	74,88
	68567,33	22,05		32208,3592	18,10
	39232,2891	38,55		12479,1579	7,02
Итого:	177889,5991	100	Итого:	177889,5991	100

 

Определим поверхность теплообмена:

 

 

Вывод: Таким образом, в результате проведенного расчета теплового баланса установили что данная реакция экзотермическая (т.к. >0) идет с выделением тепла. Для поддержания заданной температуры тепло необходимо подводить в количестве Q_F=39232,2891 . Процент подводимого тепла невысокий, значит мы можем предположить что температура для данного процесса выбрана оптимальная.

Проведя расчеты теплового баланса также мы определили количество тепла, расходуемое на нагревание исходных реагентов до температуры реакции ; количество тепла на входе в реактор ; количество тепла на выходе из реактора ; тепловые потери ; поверхность теплообмена .