Дипломный проект - Технологический расчет криогенной воздухоразделительной установки А-8-1М
Подождите немного. Документ загружается.
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
РЕГ
= 1 час 50 минут + 2 часа 10 минут + 10 минут + 10 минут
РЕГ
= 4 час 20 мин.
Принимаем время третьей регенерации
РЕГ 3
= 4 часа 30 минут.
8.2.3.4. Суммарное время тройной регенерации
РЕГ
=
РЕГ 1
+
РЕГ 2
+
РЕГ 3
РЕГ
= 9 часов 30 мин + 9 часов 30 мин + 4 часа 30 мин
РЕГ
= 23 часа 30 минут.
Время подготовки блока очистки к работе составит 24 часа.
8.2.4. Режим тройной регенерации слоёв адсорбента воздухом через
электроподогреватель мощностью 600 кВт (работа двумя
электроподогревателями)
8.2.4.1. Первичная регенерация
8.2.4.1.1. Исходные данные
Количества , м
3
/ч
греющего газа……...........................................…………..…………..…...…G
ГР
= 5325
охлаждающего газа.............................................................................…..…G
ОХЛ
= 5325
Температуры ,
0
С
начальная температура адсорбера…............………….........................................t
1
= 20
греющего газа на входе в электроподогреватель…….................................…...t
2
= 10
греющего газа на выходе из электроподогревателя....…..................................t
3
= 300
121
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
греющего газа в конце десорбции......................….............................................t
4
= 200
охлаждающего газа ........................................................................................…....t
5
= 10
адсорбера в момент переключения..................................................................….t
6
= 30
Давления , МПа
греющего и охлаждающего газа...............................…...................................Р
2
= 0,115
Высоты слоев адсорбента , м
высота слоя активной окиси алюминия.......................................….…….. Н
AL
= 0,442
высота слоя цеолита……..........................................…………………..… Н
NaX
= 1,179
мощность электроподогревателя , кВт..............................................................N
у
= 600
масса адсорбера , кг.............................................................................………..М = 5700
диаметр адсорбера , м.............................................................................…………..Д = 3
влагосодержание воздуха , поступающего в адсорбер , кг/кг..................d = 0,000952
8.2.4.1.2. Расчет мощности , необходимой для подогрева газа в
электроподогревателе
N
У
= N
ЭЛ
+ N
ДОП
,
где
N
ЭЛ
- мощность , необходимая для подогрева газа, нагрева адсорберов ,
нагрева адсорбента и т.д.
N
ДОП
- мощность , необходимая для нагрева электроподогревателя.
Мощность ,необходимую для подогрева газа, рассчитываем по формуле :
N
ЭЛ
=
3600
) t- t( * С * К* G
53РГР
где
G
ГР
= 5325 м
3
/ч - количество греющего воздуха ,
К = 1,1 - коэффициент , учитывающий потерю тепла на нагрев изоляции и
трубопроводов ;
С
Р
= 1,235 кДж / ( м
3
*град ) - теплоемкость греющего воздуха ;
N
ЭЛ
=
3600
) 10 - 300 ( * 1,235 * 1,1 *5325
,
N
ЭЛ
= 582,74 кВт .
Мощность , необходимую для нагрева электроподогревателя, рассчитываем по
формуле :
N
ДОП
= N
У
- N
ЭЛ
122
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
N
ДОП
= 600 – 582,74
N
ДОП
= 17,26 кВт .
Мощность , необходимая для нагрева электроподогревателя, должна
удовлетворять условию
N
ДОП
N
max
ДОП
,
где :
N
max
ДОП
= N
ЭЛ
*
* * С * К-
* * С * К
3МПРЕД
3М
,
где
С
М
= 0,503 кДж / ( кг*град ) - теплоемкость металла ;
3
- подогрев газа в электроподогревателе,
3
= t
3
- t
5
3
= 300 - 10
3
= 290
0
С ;
= 5 кг / кВт - удельная масса электроподогревателя, приходящаяся на единицу
мощности ;
ПРЕД
= К *
ГР
Q
Q
,
где
Q - суммарное количество тепла , необходимое для десорбции примесей ;
Q
ГР
- тепло , вносимое греющим газом .
8.2.4.1.2.1. Определение количества тепла для нагрева металла адсорбера
Q
1
= М
АДС
* С
М
*
1
,
где
1
- средний подогрев металла адсорбера ,
1
=
t + t
2
3 4
- t
1
1
=
2
200 + 300
- 20
1
= 230
0
C .
Q
1
= 5700 * 0,503 * 230
Q
1
= 659442,3 кДж .
123
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
8.2.4.1.2.2. Определение количества тепла для нагрева адсорбента
Q
2
=
4
Д*
2
* (
AL
* С
AL
*Н
AL
+
NaX
* С
NaX
*Н
NaX
)*
1
где
AL
= 800 кг /м
3
- насыпная плотность активной окиси алюминия ;
NaX
= 600 кг /м
3
- насыпная плотность цеолита ;
С
NaX
= 1,05 кДж / (кг*град) - теплоемкость цеолита ;
С
AL
= 1 кДж / (кг*град) - теплоемкость активной окиси алюминия ;
Q
2
=
4
3*
2
* (*1*0,442 + 600*1,05*1,179 )*230
Q
2
= 17825000 кДж .
8.2.4.1.2.3. Определение количества тепла для десорбции влаги в адсорбентах
Регенерируем два адсорбента:
Q
3
=
4
Д*
2
*(
AL
*Н
AL
*+
NaX
Н
NaX
)*а
Н2О
С
*r
1
,
где
а
Н20
С
= 0,2 кг/кг - статическая влагоёмкость адсорбента ;
В
= 1,204 кг / м
3
- плотность воздуха при нормальных условиях;
r
1
= 4187 кДж / кг - теплота десорбции влаги ;
Q
3
=
4
3*
2
*(800*0,442+600*1,179)*0,2*4187
Q
3
= 6280500 кДж .
Q = Q
1
+ Q
2
+ Q
3
Q = 372728,2+ 1782500 + 6280500
Q = 8722442 кДж .
Q
ГР
= G
ГР
* С
Р
*
2
,
где
2
- среднее изменение температуры греющего газа в период нагрева адсорбера
2
= t
3
-
t + t
2
1 4
2
= 300 -
2
200 + 20
2
= 190
0
С .
124
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
Q
ГР
= 5325 * 1,235 * 190
Q
ГР
= 1249511 кДж .
ПРЕД
= 1,1 *
1249511
8722442
,
ПРЕД
= 7,68 ч = 27643,51 с .
N
max
ДОП
= 582,74 *
5 * 290 * 0,503 * 1,1 - 27643,51
5 * 290 * 0,503 * 1,1
,
N
max
ДОП
= 17,42 кВт .
Условие выполняется : N
ДОП
= 17,26 кВт < N
max
ДОП
= 17,42 кВт .
8.2.4.1.3. Определение времени нагрева
НАГР
=
ПРЕД
* ( 1 -
ДОПЭЛ
ДОП
NN
N
) + К *
5
,
где
5
- время нагрева электроподогревателя;
5
= * C
М
*
3
,
5
= 5 * 0,503 * 290
5
= 729,35 с .
НАГР
= 27643,51 * ( 1 -
17,26 582,74
17,26
) + 1,1 * 729,35
НАГР
= 27650,57 с = 7 часов 41 минута .
Принимаем
НАГР
= 7 часов 45 минут .
8.2.4.1.4. Определение времени охлаждения
ОХЛ
=
6Р
4ДОПЭЛ1
6Р
5
2
МАДС
*С *
*)N (N **
*С *
*****
4
Д*
+ С*М
ОХЛ
М
ОХЛ
NaXNaXNaXAlAlAl
G
C
G
HCHC
где
4
=
3
= 290
0
С - изменение температуры в период охлаждения ,
5
- разность между средней температурой адсорбера в конце нагрева и темпера -
турой в конце охлаждения ,
125
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
5
=
t + t
2
3 4
- t
6
5
=
2
200 + 300
- 30
5
= 220
0
С ,
6
- разность между средней температурой холодного конца адсорбера в процессе
охлаждения и начальной температурой охлаждающего газа ,
6
=
t + t
2
6 4
- t
5
6
=
2
200 + 30
- 10
6
= 105
0
С ,
ОХЛ
=
105*235,1*5325
290*17,26) (582,74 *503,0*5
65*1,05 *5325
220179,1*05,1*600442,0*1*800*
4
3*
+ 0,503*5700
2
ОХЛ
= 4,02 ч = 4 часа 1 минута .
Принимаем
ОХЛ
= 4 часа 5 минут .
8.2.4.1.5. Определение времени сброса и наполнения
Принимаем время сброса
СБР
=
НАП
= 10 минут .
8.2.4.1.6. Суммарное время первичной регенерации
РЕГ
=
НАГР
+
ОХЛ
+
НАП
+
СБР
РЕГ
= 7 часов 45 минут + 4 часа 5 минут + 10 минут + 10 минут
РЕГ
= 12 часов 10 минут.
Принимаем время первичной регенерации
РЕГ 1
= 12 часов 30 минут.
126
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
8.2.4.2. Вторичная регенерация
8.2.4.2.1. Исходные данные
Количества , м
3
/ч
греющего газа……...........................................……………………..…….…G
ГР
= 5325
охлаждающего газа.............................................................................…..…G
ОХЛ
= 5325
Температуры ,
0
С
начальная температура адсорбера…............………….........................................t
1
= 20
греющего газа на входе в электроподогреватель.........................................…...t
2
= 10
греющего газа на выходе из электроподогревателя....…................…..............t
3
= 300
греющего газа в конце десорбции......................….............................................t
4
= 200
охлаждающего газа ........................................................................................…....t
5
= 10
адсорбера в момент переключения..................................................................….t
6
= 30
Давления , МПа
греющего и охлаждающего газа...............................…...................................Р
2
= 0,115
Высоты слоев адсорбента , м
высота слоя активной окиси алюминия.......................................….…….. Н
AL
= 0,442
высота слоя цеолита……..........................................…………………..… Н
NaX
= 1,179
мощность электроподогревателя , кВт..............................................................N
у
= 600
масса адсорбера , кг.............................................................................………..М = 5700
диаметр адсорбера , м.............................................................................…………..Д = 3
влагосодержание воздуха , поступающего в адсорбер , кг/кг.................d = 0,000952
8.2.4.2.2. Расчет мощности , необходимой для подогрева газа
N
У
= N
ЭЛ
+ N
ДОП
,
где
N
ЭЛ
- мощность , необходимая для подогрева газа, нагрева адсорберов ,
нагрева адсорбента и т.д.
N
ДОП
- мощность , необходимая для нагрева электроподогревателя.
Мощность ,необходимую для подогрева газа в электроподогревателе,
рассчитываем по формуле :
N
ЭЛ
=
3600
) t- t( * С * К* G
53РГР
где
G
ГР
= 5325 м
3
/ч - количество греющего воздуха ,
127
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
К = 1,1 - коэффициент , учитывающий потерю тепла на нагрев изоляции и
трубопроводов ;
С
Р
= 1,235 кДж / ( м
3
*град ) - теплоемкость греющего воздуха ;
N
ЭЛ
=
3600
) 10 - 300 ( * 1,235 * 1,1 *5325
,
N
ЭЛ
= 582,74 кВт .
Мощность , необходимую для нагрева электроподогревателя, рассчитываем по
формуле :
N
ДОП
= N
У
- N
ЭЛ
N
ДОП
= 600 – 582,74
N
ДОП
= 17,26 кВт .
Мощность , необходимая для нагрева электроподогревателя, должна
удовлетворять условию
N
ДОП
N
max
ДОП
,
где :
N
max
ДОП
= N
ЭЛ
*
* * С * К-
* * С * К
3МПРЕД
3М
,
где
С
М
= 0,503 кДж / ( кг*град ) - теплоемкость металла ;
3
- подогрев газа,
3
= t
3
- t
5
3
= 300 - 10
3
= 290
0
С ;
= 5 кг / кВт - удельная масса электроподогревателя, приходящаяся на единицу
мощности ;
ПРЕД
= К *
ГР
Q
Q
,
где
Q - суммарное количество тепла , необходимое для десорбции примесей ;
Q
ГР
- тепло , вносимое греющим газом .
8.2.4.2.2.1. Определение количества тепла для нагрева металла адсорбера
Q
1
= М
АДС
* С
М
*
1
,
где
1
- средний подогрев металла адсорбера ,
128
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
1
=
t + t
2
3 4
- t
1
1
=
2
200 + 300
- 20
1
= 230
0
C .
Q
1
= 5700 * 0,503 * 230
Q
1
= 659442,3 кДж .
8.2.4.2.2.2. Определение количества тепла для нагрева адсорбента
Q
2
=
4
Д*
2
* (
AL
* С
AL
*Н
AL
+
NaX
* С
NaX
*Н
NaX
)*
1
где
AL
= 800 кг /м
3
- насыпная плотность активной окиси алюминия ;
NaX
= 600 кг /м
3
- насыпная плотность цеолита ;
С
NaX
= 1,05 кДж / (кг*град) - теплоемкость цеолита ;
С
AL
= 1 кДж / (кг*град) - теплоемкость активной окиси алюминия ;
Q
2
=
4
3*
2
* (*1*0,442 + 600*1,05*1,179 )*230
Q
2
= 17825000 кДж .
8.2.4.2.2.3. Определение количества тепла для десорбции влаги в адсорбентах
Регенерируем два адсорбента:
Q
3
=
4
Д*
2
*(
AL
*Н
AL
*+
NaX
Н
NaX
)*а
Н2О
С
*r
1
,
где
а
Н20
С
= 0,2 кг/кг - статическая влагоёмкость адсорбента ;
r
1
= 4187 кДж / кг - теплота десорбции влаги ;
Q
3
=
4
3*
2
*(800*0,442+600*1,179)*0,2*4187
Q
3
= 6280500 кДж .
Q = Q
1
+ Q
2
+ Q
3
Q = 372728,2+ 1782500 + 6280500
Q = 8722442 кДж .
Q
ГР
= G
ГР
* С
Р
*
2
,
129
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
где
2
- среднее изменение температуры греющего газа в период нагрева адсорбера
2
= t
3
-
t + t
2
1 4
2
= 300 -
2
200 + 20
2
= 190
0
С .
Q
ГР
= 5325 * 1,235 * 190
Q
ГР
= 1249511 кДж .
ПРЕД
= 1,1 *
1249511
8722442
,
ПРЕД
= 7,68 ч = 27643,51 с .
N
max
ДОП
= 582,74 *
5 * 290 * 0,503 * 1,1 - 27643,51
5 * 290 * 0,503 * 1,1
,
N
max
ДОП
= 17,42 кВт .
Условие выполняется : N
ДОП
= 17,26 кВт < N
max
ДОП
= 17,42 кВт .
8.2.4.2.3. Определение времени нагрева
НАГР
=
ПРЕД
* ( 1 -
ДОПЭЛ
ДОП
NN
N
) + К *
5
,
где
5
- время нагрева электроподогревателя;
5
= * C
М
*
3
,
5
= 5 * 0,503 * 290
5
= 729,35 с .
НАГР
= 27643,51 * ( 1 -
17,26 582,74
17,26
) + 1,1 * 729,35
НАГР
= 27650,57 с = 7 часов 41 минута .
Принимаем
НАГР
= 7 часов 45 минут .
8.2.4.2.4. Определение времени охлаждения
130