Bereiding van Trinitrotolueen

1

I

/114

1

!

! i I

J

.

r , '-.) m

..

..

.

"N.

tra. so kl.1D

J

dat

bIJ .en Gonttau proe

8

een on....

...cUs

"root

aanul ke"1. 8Od18 zou zIjn om een voldoend om ••

tt

...

&Ma4

e

aarand.~en.

Dit belet. 1 18

sind

nk.l Jaren ".gevallenl

.

doo~

ha

,t\ml11t

maken van

.e.p

geGonoentr

.1'4

m.ngsuren

(met

een

hOOI

80, _)

t..

de ... etl. n lheld In de derde trap du dan1g opsnoerd.

dat.

het

nu verantwoord I

t

het

nitrerlnS8prooe geheel oontluu

uit

t

voere ••

Men

18 zich

at.eds

bewut Sew •

t van h

t grote belans, v.rba . .

den aaa

en oont1nue "erkw1jae

en had

daarb1j in d e.rate

pl ..

,.

het

oog op

de alg.mene

vo~rd

lenl !l'ot ... oapacltelt

.

,

lftd

r

b

dlnIftg8per oaeel en een

!

lijkmatiger prooea.

De •• lnmn 1\

op"'8g

ft

tegen de hoseH lnatallatlekoat.n.

Dooh

ook

and

I'

tao-tO!'8tl al' len een rol'

Het

telt dat In ve

.

l

lan

.

d

ft

de aax

1

lnhoud .aa d. nltreerketela uit v

111~ld10Y pW

sine

n

wett

••

lijk 1

v.

Itgel_gd, vormt bIJ vele bedr

.

1Jvenen

1.1,s.1

t.-n~

,

/I

pn het opvoeren van de pro

,

duotl

•

Ook hl...

zou

en oontblu

yr(

JrPNO

due

uitkomst kunnen bieden.

.

~

V.rder wordt de auurbulshoud1ng gunstIger. omdat mea het

meng-suur

~;.

'esen de te nitreren atotten In kan laten

w ••

_u

In

d laatlte

trap

nltr.ert

men

D

.N.T.

met het veree

suur, 4

h

het

atvalzuur uIt de.e

trap kan

weer aebrulkt worden voor een

vor18e trap.

H

ierdoor i bet ook

n1 t

be.waarl13k.

dat

bv.

D.I.!

.

In het meagzuur bllJtt opselost. want dlt wordt door

het

M

.N.T.

1n

d

• •

eret. trap

w

••

r

seixtrah

epd.

.

Ook

bij d

disoonttnu werkW1jze wa

men

tot

en

a.rsel1Jk . ,

-teem sekomen.

dOGh

het ls

duidelijk

dat

dlt etteot blj

voll.-dlg te! nstroom het sP00tst ls.

He'

ls

eo

hter

aeblekea.

dat

ook

t 8eoono ntr.erde

.ens-zurea

4

reaotiesne1held nl t zo hoog oPSevo I"d

kan

worden,

dat

m.n k

ft

gaan

werken met kleine, oont1nue nitratol'

n.

so

18

deze ook

TOOI"

omm1se enkelvoudlse.nltrerlngen

8

brulkt word

n.

De ••

hebben all

en t

e

kleIne verbllJttljd om

1"

de trlnlt ...

-rins

m t

voldoend. "ndement In t.e

doen

v rlopen.

D &I'Om

blijft

men aanpwezen op een teleel

1n

8

1'1.

8esohakeld

HfNIh-nlt

. .

-to~

wa rdoorh

en

zloh geleld lijk het

I"

aotlem

n

. .

el btw est.

U.

lebrulk

van

seoonoentreerde enpuren

brensf,. in

Te,...

eelijklag

•

t

de

to~u

toe toeeepaete mengzuren ook Rog andere

belangrijke voordelen met slch medel

1

Door

het belaftsrijke ,ehalte

aan

vrij

80,

vaa

he'

yer

••

ttqlU\lJ'

bevat het atvalzuUl" _ nltrer1n8.in de 4

1"48 trap

Iloa

maal" weln1S water.

om

dIt

z

ltde zuur ook

n08

ln

de tw ... eR

'1"

t

trap te kunnen &ebrulken kan men

reeds

volltaan et de

to Toeglne; van 61

~.lg

aalpetenuur.

DIt

1 ve 1 goedkopep

clan

het 98 %-lg

salpeterzuur,

waal" men in de and re seval1e8 aaa

I

bond

ft

waa. om het waters

halte

blnn

n de toe1aa'baN

IHD-Z.

ft'

houden.

a ••

M

en

k_n vol

~n

et

een

g_rtDs r.

ove~at

mens

uur.

0 4&\

ft

tooh

~ed8

verzek rd

2.

van een

laas

R20

sebalte in het

tvalzuurJ

e~

.1Jft

,een

grote hoeve lh

den

zwaT

lzu\U"

110418

om he

J'oentase

water te

dl'Ukk.. .

,..

Eea.

o

,

lS

hlervan

i • P,

dat men 11l.e el td. n1tpator

• • 81'

:

e

att . . .

.

etot

kan

beh8l\delen.

Ver4.!'

la

ook

de

totale

hon

e1held

'l4.t. welke opseloa

in

het

tyalsuur aohterbllJtt

kleiner

&

word

n.

'

4e.

De

vrijkom

ad

warmteblJ m

nalns

VaD

wat ••

m

.'

se.on . . .

~

V

1

"_de

mengzuren 18v.el

kl

lne.,

dan

ln

h t 8 1·

van

de IlO ...

ti .,).

male tmpuren.

Dlt

v rh20

g

t

de

ve1118held tiJdeDs de alt"rlng,

~-

vergemakkelijkt de oontrole en vermindert

de ho

veelheid

.

~

b"lkea

koelwatet-•

• Door d

hoger. nltrer1nsasnelheld kan

bij 1

se

.

"

.

pa •

.

• IOC

vO

,

or

d

trinltr rins) tooh

blnn

.

kOMe

ttjd • • hoOI

r 4

men'

•••

kreS8n

worden. look dit

moost

d

Y.l1l~.ld.

.

6th _ ....

"Sjd rins v n het re dB

rder sanoemd.

&.

trt.ohe

'l'.N.!.

s.

.

•

v 1 envoudlg8r uIt.. 'Yoeren lndl

ft all

m t

'80on-J

. . .

"'eerde

_luren

w

fikt. H t 8J1D1D

'rl.ohe

'l'.B.~.

la al.M,

lalt

.

'p.ratuur (20

.

Oe)

nog

60ed

oplosbaar

In

eql.,-}.'

.lIl-

.

4.p

dan

8

~

w

teJ' bevat.

terwijl

het

sJIDIDetrlaohe

t •••

T. dan

lJll8

phe

1 tdt.krlat.l11.e !'t. Door

in

de der« tNP""

meas-.1

at te koelen.

acheldt zioh

het practlaohe

zuive.e T.H,.T,.

t.

dat

nu

all.~

nog maar een waa8ing met water behoe" 'e

end

r

• om

be'

minerale

zuur en d

·~d.

erplÛaohe

auNa

~"~j~d. .

He'

I halt

an

U1JDID

trl80h 'l'.N.'!'. houdt, men

'bbll •• 4.

,..Oft.

door continu een deel van

het

tvalzuur

ft

de vetW1JdéPlna

vaD

a etriaeh

T.H.T.

te 8pulen.

D

t sespulde

luur wordt

verdund

m

t

water.

waa~bll

da OPS

.

10a.

te

tot

zloh

afscheidt

en

ook nog

gewonnen kan word ...

Bll

de

nltr ring

,het

vroeger

tlebrult,e

,

enasuUl'

1s

de

aerd trap reed te veel water aanwezig om een aarS811J

,

ach

l~

dlll8 meg

l1jk te

maken.

De

ong

weu8te 'be8tandde1 ft

komfn

dan·

t p

oh'

la de hoofdmaas

T.H.T.

en word n verwijderd

fti

d . . . .

atas

met

wat.~

door

een ulti

tbehan4eIinS_

Door en oplos'ins

VUl ••

.so,

wordt

zowel

het

a'J1IDletrlaohe

1'.1.1'. als h ,

.-'.lsohl

'1'.N ..

T.

aansetaat,

dOGh

het

eer8t in

ve.l

at rkere .

-t •

11j

domzettln8 worden

D.N.T.

sulfonzure

rbladlft88n ,.vormAt

•• Ik

oplosl

e.

·

,

.

V

en

kan

.Se' bij

te

hoge

temperatuur

w

rken.

omdat dan

te.

v.el

ve.ll ••

aan

IJDDIletrlaoh T.N.T. opt"ed'. Het UI du1'O

nle'

moS.lijk

om het T .I.!.

in

vloei

bare

toe

tand

'e "handelea

1Ile\

H.~O'1.

laplaát.

da.~

koelt mn

f.N.T.

la water

heel

l&ftlsaam

at,

.aardoor zloh eerat kletne

t

80ed

g

dttttaleerdekr1a\&11ea . . .

sul •••

T.H.~.,

vormen, terw

Jl

d

onau1verh

14

z10h

ln

hoofazaak

op

het

oppervlak afzette. en

du

bij

de volsende ..

lti.t~

.-delias

geaakk

llJk berelkbaar

z1Jn_

H

t i

duldellJk,

dat het een vrij

langdur1ge

w

rkwl~z.

1.,

•• lk

mo

i11Jk ingepast kan

worden

ln

het

oontlnu

pro ••• ,

de

er8'8

noemde methode v Mien' daarom de voorkeur.

Op

~~

van

argumenten, di in d

ze

lnleld1nB Begeven

,

zlJa,

la n~et

oatw

rpen

van

de

T.N.T.

ta~rl

k

het

oonttnue

pro.e.

met

seconoefttJ'8ettd. men,zuVe"als

ba

1 seno

ea.

De

oapactt.lt

váft

d

fabriek

la op

onsevee~

2 ton T.W.T. p

uur

8est ld.

of-wel e a

dagproduotle

van

ongeveer

50

ton.

.

H

t

ia

nu nog de vraag in hoev

rpe

het

Ideaal van

vo11adlse

'.,eDstroom van zuur

ft

orsan18che stot

benaderd

kan

wor4~

Zoals re da ie opgemerkt blijft en nog .ebonden aan . . .

wijt

lans. "

rbllj

,

tt1jd. dus aaneft

•

.seri.

Jlltratoren.

Volsens U.S.P.

1.291.110.

VOOP

de bereld1ns van T.

N

.T.

uit

M

.i.t.,

worctt. de

teg

ft

t"O

volledl, doorgevoerd, , .

en.

nltrator

volp

dQ;l"

e

n

.eparator"

W&am& de orpnlaohe atot naar

4. volsena.r ••

-top

saat

en het

mengzuur

naar

de

vorige. BIJ het

grot.

ftt

1

rea.toren

krijgt

m n dan echt r •• r hOle In

t&11&t1 ke_tea

etl

!nl.wikkelde bediening.

M

en

kàn~m bet.

r ,ebruik

.

• ke

" n

ft

t

.ederland.e

Patent

Ro. 60480.n de

St

atsmiJnen.

dà\

de

oontinue

werkWijze

oo_bineert me' en

nl

t

geheel

floors'.

voerdt teg8nStreom.

.

In elk trap he

n

men

gellJk8troom

van meJlBz\I.UP en orpala

:he

etot.

r

Ka een aantal

Naotor

n

in

e.n t.rap

volgt ft

8

tor,

waar-u

n.t

zuur naar de

eeratvolgende lage"

tr

p

"

en de

orp-ftlaoheMof

naar d

eratvolgende hoS

re tr p.

M

•• _.

'

\us •••

_ PIl' Mllende

.

nl"rerlngatrrappen

heett

men

we

l

t , . . . tNO ••

DeI.W

'

~II'

li

1

IJII'ildRo

fLli9-l

s

lm

t

8«a)5.t'!

'.

liP-~'!1i".

"'."krljsen. wordt het menga 1 van

T.H.T.

en

...

.

dtlOP' . . . kp1st

l11a.\01" gevoerd,

wa ma

het

ruW

'1'.N.'1.

IJl . .

aft1 ...

eoJltlnue

oentrltuse wordt

afsesoheiden.

De

waaelns

· .

•• ,

---,4

- - - '

-.,.lt1.'\ l e hl • • •

e.nal1en.

zodat aU . . . waterw . . .

•• "13d rins .,.an

.uur

ov rbllJtt. Ul t

pa ....

d liSt. eeo,,\',

.erkWiJz' hier voor d.

hand.

••• 18

wat bet.

ft

d.

opwerklft! ftn

he' produot. ••

e.

"""kt.

1n

de k

UZI' de

.er

oh111.nde

uitvo

rtftseft

.Ire

hillen

I

'

•• 1ftls.

n

'

elkaar.

B

1J d,

be

obrlJvlq van

he'

_volad

. ' bema

wordt hier nog opg ... n. Het atvalzuUJ- van d. 1l1trer1D8 la

al. l"88_1' Dlet me ft

zonde.

me'er 'bruikbaar. Be chlk\ men ln "

bedJ'1jf

over

een 10d kam J'P

nlzuul'f

brt ,

de.n

kan

Nt,

yalauur

1n de glovertoren worden gevoerd

.

In verband

Dl

t

de bereld1q van het

beaodlad I

conoat" rde

mengzuur

list

het

meer

vior d hand. d

t

en

oont.ct-•••••

lsuur-fabriek anwezlg ls.

In' dit 8 1 kan mfm het afValzuur proelen 1D . . n nrbrand1ne'.

oven van pn r to

rsa.

(Zie C 108 XXVIII 60) ,

Bij 00°0

wordt

dan s~ I

vorm4.Vl

en

Cottrel1 ••

oh.14er yoo '

d ...

...,ljder1ns van

H ' ft

8tof, 1'0 "

men

he'

SOa

ia 4, • •

-oto"e" V

oo

r

d

oBlZ. tin!

tot SO

en

v l''101geJ18 t;ot

Dl'

sa

.

Ho ... 1 de ••

rw

rklns op d •• , wlJz Wij duur

is,

he.tt ellt ",' ,"

teem het voord el, dat men min!! . .

t.

Ullgew

ua

op

sro."'o

,

te.

_I

k

.

VGn

ver

mo ten worden ~I

••

oerd.

s

peet

1 YOoa- 4.

t.B .', .

.,.,1411\8

l.

dl

t

een taotor

~ balans.

'1'

n.

,

.. te

dlen\

,

n

bij b '

ti

inr1chten van

de

fa'bri

k

8' ••

4.

de . ~,' tl1ibeld ••

ooraohJ'ltten

in"4oht

\e

ne 1'-

De

YaNohit!

de

be ••

rk1bgQb dl neb so

moseliJk

1n

verschillend

8 bo •••

a

ultS."o

zad ". worden, om

de

gevolgen van een brand ot .xpl ••

1.

u

BESCHRIJVING VAN HET BEDRIJF.

1

W.F. Jansen Verplanke.

Juni 1950

Het ruwe T.N.T. , in eén hoeveelheid van ca. 2348 kg per uur, .

wordt links op de tekening bij A toegevoerd met behulp van een

transnortschroef. De stof komt in een halfcylindrische smelttank

(1) , welke een inhoud heeft van 4,2 m3• In de tank Wordt het

T.N.T. gesmolten doorVÎ1a de stoomleiding onderin de massa stoom

te blazen. Er zijn twee van dergelijke smeltRu1pen in gebruik:

terwijl de ene gevuld en verwarmd wordt, pompt men uit de an

-dere het gesmolten T.N.T. via een kijkglas omhoog naar de

VOOr-raadtank (2); dit geschiedt met behulp van een centrifugaalpomp.

De voorraadtank (inhoud 2,5 m

3)

wordt door directe stoomdoorlei

-ding op temperatuur gehouden; in de tank vormen zich twee la

-gen; de onderste laag bestaat uit vloeibaar T.N.T., de

boven-ste uit verdund zuur. Het zuur Wordt afgevoerd via een overloop,

de overloopleiding bevat aan het vloeistofoppervlak een cilin

-drische afscherming, zodat het T.N.T. bevattende schuim, dat

aan het oppervlak drijft, niet meegevoerd wordt.

Het vloeibare T.N.T. wordt onderaan de tank afgevoerd naar de

continue wasser (3) . Van deze wasser is tevens weergegeven een

dwarsdoorsnede (4) en een deel van het bovenaanzicht (5) . Uit

het bovenaanzicht blijkt, dat zich naast elkaar steeds een men

-ger en ee~ separator bevinden, de inhoud van de eerste is 2x

zo groot á!a die van de laatste.

Op zijn weg naar rechts ontmoet het vloeibare T.N.T. in tegen

-stroom heet water (950_{C) . De werking van de wasser is het best}

duidelijk te maken~ door een willekeurige menger en bijbehoren

-de separator

l

p

+ Q) midden in de batterij te beschouwen. De

menger P, ontvangt continu T.N.T. onderuit de aangrenzende se

-parator X (links)) via een opening onderin de scheidingswand.

Tevens treedt via een opening bovenin de scheidingswand van de

rechtsgelegen separator Y continu waswater toe. T.N.T. en water

worden gemengd en continu afgegeven aan de bijbehorende sepa

-rator Q waar de lagen zich afscheiden, waarna beide componen

-ten naar de aangrenzende mengers gevoerd worden: het water naar

links, het T.N.T. naar rechts.

Door steeds in de eerste menger ruw T.N.T. toe- en water af

-te voeren, terwijl in de laatste menger gewassen T.N.T. af

-en vers water toegevoerd wordt, kan de gehele batterij uit zich

-zelf blijven functionneren. Men houdt de batterij op een tempe

-ratuur van 90-950_{C door in enkele~ der mengers stoom te leiden.}

Door de innige menging en de volledige tegenstroom bereikt mèn

zo een aanzienlijke besparing van de hoeveelheid waswater, in

vergelijking met de discontinue werkwijze. Bij het continue

proces is het waterverbruik

2i

m3/ton T.N.T. terwijl het bij

de discontinue wassing ca. 20 m3/ ton T.N.T. bedraagt.

Hierdoor wordt tevens de hoeveelheid T.N.T. welke door oplos

-sen in het hete water verloren gaat, aanzienlijk beperkt. Per

uur komt in de wasser binnen 2348 kg T.N.T.; de oplosbaar heid

van T.N.T. in water biJ 950C bedraagt O,1375g,!100g. zodat per.

uur nog 2,25xl,375 3,09 kg T.N.T. in het waswater oplost en

2345 kg T.N.T. de wasser weer verlaat. Het zuurgehalte van het

gezuiverde T.N.T. dient niet boven 0,1

%

te stijgen.

Het opgeloste T.N.T. wordt nog voor een deel teruggewonnen door

het waswater door bassins te voeren, waar het gelegenheid heeft

af te koelen, zodat 90

%

van het T.N.T. weer uitkristalliseert.

De bassins worden periodiek geledigd.

Het T.N.T. dat de wasser verlaat, komt in de waterafscheider,

teevzeenscyYOnOrdrrOsgeer (a6)~

,

u

2

hoogte van O,9 meter. Binnenin deze tank bevindt zich de

schei-dingsketel van water en T.N.T., welke een inhoud heeft van

3i

m3. Het mengsel van T.N.T. en water wordt bovenin deze ketel

gestort, waarna het water via de overloop wordt afgevoerd. Te-vens bezinkt in de ketel de meegevoerde vaste stof. Het T.N.T. stroomt via de stijgbuis naar de buitenste tank, waar het door

verwarming door stoompijpen voorgedroogd wordt. De dampen

wor-den via een zuigleiding afgevoerd. Van deze voordrogers zijn er

twee aanwezig, geschakeld in serie. In de eerste wordt het

T.N.T. op 1060

c

_{gebracht en wordt het vochtgehalte gereduceerd}

tot 0,9

%.

In de tweede sti~gt de temperatuur tot 1100_{0 en}

daalt het· vochtgehalte tot 0,4

%

.

Bij het nu volgende hoger

opvoeren van de temperatuur dient men er uit

veiligheidsover-wegingen voor te zorgen, dat niet te veel T.N.T. tegelijk, hoog

verhit wordt. Men bereikt dit, door de vloeistof door de

con-tinue droger (7) in een dunne film over een verhitte stalen

plaat te voeren. De plaat heeft een helling van 1:144, is

3,65

meter lang en 80 cm. breed. Verder is ze voorzien van een af-zuigkap. Uit het bovenaanzicht (7a)' blijkt, dat op de plaat 8

opstaande schotten zijn aangebracht, zodat de vloeistof

gedwon-gen wordt zig-zag over de plaat te bewegedwon-gen. De film van T.N.T. wordt verwarmd door stoom, welke in de mantel van de plaat ge-voerd wordt.

Ook van dit type droger zijn er twee aanwezig: In de eerste

wordt àe temperatuur opgevoerd tot 1150_{0, waarbij het}

vochtge-halte gereduceerd wordt tot 0,25

%

;

in de tweede stij~t de

tem-peratuur tot l200_{C en daalt het vochtgehalte tot 0,18%. Het}

percentage water is nu laag genoeg, omdat het toch bij de

ver-dere bewerking nog gelegenheid tot drogen krijgt.

Het nu zuivere T.N.T. vloeit af door een koelgoot en komt

dan op een roterende cylinder, (~0,9 m, lengte 1,2 m) welke

inwendig met water gekoeld wordt; de omwente~ingssnelh~id

be-draagt 12 omw./minuut.

Het T.N.T. kristalliseert in een dunne film op de koelmantel,

waarna het door een schraper afgenomen en tlaar de

weeginrich-ting (9) gevoerd wordt. De hoeveelheid van 2345 kg/hr wordt in kleine kisten verpakt, om ook tijdens het transport het gevaar

tot een minimum te beperken.

Bij de keuze van de materialen voor de opbouw van de apparatuur dient men vooral aandacht te besteden aari het eerste deel van het bedrijf; dus daar waar naast vloeibaar T.N.T. nog verdund

zuur aanwezig is. Het beste kan men hier een hoog gelegeerd

Fe-Si staal gebruiken bv. Duriron.

Na de continue wasser kan men volstaan met gietijzer.

De keuze van dàt onderdeel van het bedrijf dat berekend zal

worden is gevallen op één van de continue drogers. Zoals zal

blijken zijn hiervoor enige benaderingen gewenst, doch het is

in feite het enige onderdeel dat voor een berekening in aanmer-king kan komen.

- - - "

-BEREKENING VAN'ltN DER CONTINUE DROGERS.

I

:}f

-

r

----

f

-

----~- -~

-

---

--'::'i

---

.. _ _ _ _ _ _

--

_._-._-

.~ D

-J

,--- -"

-Voor de berekening dienen 'de volgende gegevens:

---~

I

I

3

De verwarmingsetoom heeft een temperatuur van 250°F en een absolute druk van 29,8 lb/S, inch.

Het T.N.T. komt binnen op een témperatuur van 230°F (110°C) en

.~~,verlaat de droger op een temperatuur van 239°F (115°C); het

1~~'A~vochtgehalte daalt hierbij van 0,4

%

tot 0,25

%.

-~ ~ De hoeveelheid doorgevoerd T.N.T. bedraagt ca. 2000 kg. De

tem-peratuur van de vloeistoffilm aan de stoomzijde vindt men

vol-gens Mac Adams (pag. 257) uit de betrekkins tf~ t verz.damp

--

t

At :: 250 -

i

x 15

=

239°F. .

De temperatuur van de wand wordt aangenomen op2370F.

De lengte van de plaat is 12 ft., de breedte 2,H ft, het

opper-vlak 32 ft 2•

De hoeveelheid warmte, welke door de stoom moet worden

aange-voerd bestaat uit'2 factoreb:

Ie. De warmte nodig om per uur 2000 kg T.N.T. van 110°C op

1150C te brengen n.l.:

- 5 x 2000 x Cp K.ca1/hr.

Cp voor T.N.T. bij deze temperatuur bedraagt 1,402 J/OC.g

': 0,3351 Kca1/oC.kg.

q1 ~ 5 x 2000 x 0,3351 ::.. 3351 Kcal/hr.: 13t404 B.T.U ./hr.

2e. De warmte nodig voor het verdampen van 0,15

%

water uit

het vloeibare T.N.T., dit is ~o~5 x 2000=-3 kg of

3 x 2,204: 6,612 lb water/hr.

De verdampingswarmte voor water bij 235°F bedraagt 950 B.T.U./1b.

dus q2~ 6,612 x 950 ::.6281 B.T.U./hr.

In totaal toe te voeren warmte:

q1 l' q2 -:.13404+ 6281 =-19685 B.T.U ./hr.

Aanvoer geschiedt door een plaat van 32 ft 2 oppervlak bij een

gemiddeld logarithmisch temperatuursversch1l van 13°F.

De te verwachten overa11-coefficient volgt dan uit de betrek- .

king:

19685 Co U x 32 x 13

~---

-..

\ ... ':

,

-4

De overallcoëff1c1ent 1s opgebouwd û1t de volgende factoren: Ie. De warmteoverdrachtscoëff1c1ent ho voor de vloe1stoff1lm

aan de T.N.T. kant van de verhittingsplaat. j

2e. De thermische geleidbaarheid van de plaat groot

or

waarin k de geleidingscoëfficient van het materiaal en ~ de dikte van de plaat.

3e. De warmteoverdrachtscoëfficient

hS

voor de verontre1ni-gingen en ketelsteen op de wand.

4e. De warmteoverdrachtscoëfficient hi voor de waterfilm aan de stoomkant van de verhittingsplaat •

1) Berekening van ho

In de eerste plaats dient hiervoor de dikte van de T,N.T. film bekend te zijn. Deze volgt uit de volgende betrekking; (colle-ge Prof. Kramers): ~.

cf::

yl'-j

-'7

-

,

cp

"T"""v---

'

P!~fX~

waar1n

J

=

dikte van een vloeistoffilm, welke langs een vlakke wand stroomt. (in cm.)

ti:

viscositeit in g/sec.cm. ~v:vloeistofstroom in g/sec. 3

p

::

soortelijk gewicht 1n g/ cm

g : versnelling van de zwaartekracht in cm! sec2 b = brèedte van de stroom in cm.

,:: hellingshoek van de plaat; hier is sin.: 0.007

Voor ~ van T.N.T. is in de literatuur geen enkele waarde bekend; daarom is hier de viscositeit van tr1n1trobenzeen bij 1000₀

1n~evuld, deze bedraagt 0.016 Poise.

~:. 2000 kg/hr

=

555,5 g/sec. 3

p

is bij de betr~ffende temperatuur 1,46i/cm

f:'

9Bl,2 cm/sec.

15, de breedte van de vloeistroom is hier slechts bij benadering aan te geven. Blijkens de tekening moet deze tussen 1,1 en 1,5

ft liggen, daarom is de gemiddelde waarde van 1,3 ft=± 40 cm

aangenomen. '

Substitutie geeVi ' ,

Ó

-

:Lx 0,016 x 555.5 _ 4

. - 140 x 981,2 x 40 x 0,007 ,05 mm.

\

Voor de bereken1ng van hi mag nu gebru1k gemaakt worden van de betrekkil van

W

,J.

K1ng:

hi:: 2,53 " • i W_,-c1l l (zie Brown en Marco pag. lOB)

( Tk.L')IJ

Deze is oorspronkelijk opgesteld voor laminaire stroming,'door buizen, doch mag bij benadering toegepast worden voor laminai-re stroming door goten, indien voor D de aequivalentdiameter De ingevuld wordt.

De _ H x B waarin H:.. filmdikte

- 2H + B en D:. filmbreedte

De;:. 0,405 x 40 :.

2 X 0,405+

4ö

0,396 cm:; 0,013 ft.

In de formule van King is verder W de vloeisto.fstroom in lb/hr dit is 2000 kg/hr ofwel 4408 lb/hr

o

is de soortelijke warmte in B.t.u /lb.oF.j deze is 0,3670. L 1e de 1en~te waarover de stroming zich uitstrekt. Deze is hier benaderd door de hartlijn (zie schets) van vloeistofstroom

5

op te meten en bedraagt dan 25 ft.

k is de thermische geleidbaarheid van de vloeistof, deze is niet bekend, doch kan benaderd worden met behulp van een

empi-rische formule van Smith( Mc Adams pag. 20) welke luidt:

3

'/J

1

Ik9

k::::--0,00266 -t l,56(C - 0,45) 0,3(P/M) +0,0242

(

/-Ilf'

)

o is soortelijke warmte in B.t.u./lboF.

p is dichtheid t.o.v. water

M

is mol. gewicht ~' is viscositeit in eéntipoises. 3 1; k 0,00266 + 1,56(0,3670 - 0,45) + 0,3(l,46l" ( 227)' ~ I/;

+

0,0242(1.6

1

;

(~/f9 h 0,00266 - 0,00089 " 0,05577 .. 0,02444

.k=.

0,082 B.t.u/hr. sqft.oF

Invullen van deze gegevens in de betrekking van King geeft:

hi::. 2,53' x 0.082 0,013 R(2. blijkt gelijk 1/3 (4408 x 0.3(70 ), 4 4

ui

2 0 ( 0,082 x 25 ) ï~ =: 15, B.t. hr. f t . F. te zijn aan: 871.

2e) De thermische geleidbaarheid van de plaat.

1/

Aangenomen is dat de stalen plaat een dikte heeft van

i

:

'/I/!9ft. Het warmtegeleidingsvermogen van staal bij 2370_{F is ca.}

32 Btuihr.ft.oF.

. dus k/ d .:: 32 x 48= 1536 Btu/hr ft 2 oF.

3e) De warmteoverdrachtscoëfficient hs.

Blijkens een tabel in Mac. Adams pag. 138 moet de ILs voor

dit geval omstreeks 500 Btu/hr.ft2 • oF bedragen. 4e) De warmteoverdrachtscoëfficient hi.

Ondanks vele naspeuringen en berekeningen, is het niet gelukt om voor de hi een betrouwbare afleiding te geven. Het gaat hier dus om de filmcoëfficient bij condenseren van stoom tegen de onderkant van een vlakke plaat met zeer flauwe helling. Max Jakob geeft in zijn boek een betrekking, welke geldt voor

afstroming van vloeistof langs verticale platen/ hij voert

te-vens een sin

Q

in, voor het geval dat de plaat een hellingshoek

~ met het horIzontale vlak maakt:

h

-

'11

r

{1.

I\ k3~~

~ - 3 I.( /-{ H (f-f -

fs)

waarin:

r;

soortelijk gewicht van water

i\ os. de latente verdampingswarmte

k :. de thermische geleidbaarheid

JA. :. de viscositeit

'H :.

de lengte van de plaat

Hij geeft echter geen grenzen aan voor de geldigheid bij

toene-mende

f.

Het is duidelijk dat voor (J-='

°

extreem lage en dus .

onbetrouwbare waarden verkregen worden. In ons geval is sin f:.

0,007 en is toepassing van de betrekking dus niet verantwoord.

Ook druppelvorming zal nu een rol gaan spelen en daarmede is in de formule geen rekening gehouden. Door onjuiste aanname van de randvoorwaarden is net opstellen van betrekkingen over

I.

6

dit type van condensatie tot nu toe niet gelukt.

Daar berekening van hi dus onmogelijk bleek is door

gebruikma-king van de overallcoëfficient U dezè hi door terugrekening

bepaald, om aldus te kunnen nagaan of deze binnen redelijke

grenzen ligt, waarmee tevens de juistheid van de overige bere-keningen enigszins te controleren zal zijn:

1

U

~

ol/ho T dik ot l/hs + 1/h1

1

47, 3 ~- -1/154,4'" 1/1536 + 1/5001-

Obi

•

In vergelijking met de overige gevonden waarden is de grootte van hi wel juist.

(

I

1

;.,j

..

..

- - -

-WBZWlIltIiU·

1)

Red.O.trool

60480

staatsmiJa..

la

Llmbura.

al

G.D. Ollt" en B.T. ,..dorott

M

ann 1 tor Exploalves

Laboratorle.

1942 N

...

Yo~.

,)

T •• hn1oal

aeeol'd

ot

Exploal"es

S\lPPly.

4)

Cloa XXVIII

60

5)

U.S.P.

1.291.110

6)

U.S.P.

1.lK>2.180

1)

U.

S

.P.

2.194.'66

8)

Br.P.

194.625

" Davls ChemlstPJ ot Powd

r

10)

010s OOIV

4.

U

~~!..

Flnal Report 1144

J

12) Gro'IUll Unit proce •• 81n Oraanl0 spth •• la •

...t.

13)

v.K:re

.

len en

Hu1akamp.

De

Ins

nleur No.

J1.,"

(1,49)

,.-,I

TOLUEEN [j- -~ .

/

SA~ER

;

Z

U

~UR---

--

--

---

---~

================================~~

=

WATER

AFVALZUUR

U

ASYMMETRIS

G

H

I TNT

h~-

-

~

@

~

INT. BEREIDING. PMJ. KUPERS. JUNI 1950