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
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 .
Q
ГР
= 1380 * 1,05 * 190
Q
ГР
= 275310 кДж .
ПРЕД
= 1,1 *
275310
4640117
,
ПРЕД
= 18,54 ч = 66742,45 с .
N
max
ДОП
= 119,54 *
5 * 270 * 0,503 * 1,1 - 66742,45
5 * 270 * 0,503 * 1,1
,
N
max
ДОП
= 1,35 кВт .
Условие выполняется : N
ДОП
= 0,46 кВт < N
max
ДОП
= 1,35 кВт .
8.3.3. 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 * 270
5
= 679,05 с .
НАГР
= 66742,45 * ( 1 -
0,46 119,54
0,46
) + 1,1 * 679,05
НАГР
= 67234,95 с = 18 часов 41 минуты .
Принимаем
НАГР
= 18 часов 45 минут.
141
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
8.3.4. Определение времени охлаждения
ОХЛ
=
6Р
4ДОПЭЛ1
6Р
5
2
МАДС
*С *
*)N (N **
*С *
*****
4
Д*
+ С*М
ОХЛ
М
ОХЛ
NaXNaXNaXAlAl
G
C
G
HCHC
Al
где
4
=
3
= 270
0
С - изменение температуры электроподогревателя в период
охлаждения,
5
- разность между средней температурой адсорбера в конце нагрева и темпера -
турой в конце охлаждения ,
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
- 30
6
= 85
0
С ,
ОХЛ
=
85*05,1*1380
270*0,46) (119,54 *503,0*5
85*1,05 *1380
220179,1*05,1*600442,0*1*800*
4
3*
+ 0,503*5700
2
ОХЛ
= 19,626 ч = 19 часов 38 минут .
Принимаем
ОХЛ
= 19 часов 40 минут .
142
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
8.3.5. Определение времени сброса и наполнения
Принимаем время сброса
СБР
=
НАП
= 10 минут .
8.3.6. Суммарное время первичной регенерации
РЕГ
=
НАГР
+
ОХЛ
+
НАП
+
СБР
РЕГ
= 18 часов 45 минут + 19 часов 40 минут + 10 минут + 10 минут
РЕГ
= 38 часов 45 минут .
Принимаем с запасом по времени
РЕГ
= 40 часов.
143
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
9. ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВАТЕЛЯ
9.1. ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВАТЕЛЯ
МОЩНОСТЬЮ 300 КВТ
Электроподогреватель – вертикальный аппарат цилиндрической формы.
Предназначен для нагрева регенерирующего газа. Основу данного аппарата
составляют нагревательные элементы ТЭНы, расположенные в кожухе так, что
оси ТЭНов и кожуха параллельны. Регенерирующий газ омывает пучок ТЭНов
поперечно, чем достигается более высокий уровень теплообмена.
Цель поверочного расчета электроподогревателя – определение температур по-
верхности ТЭНов на каждом из участков и определение суммарного гидравличе-
ского сопротивления потока регенерирующего газа. Температура поверхности
ТЭНов не должна превышать максимально допустимую величину в 600
0
С.
9.1.1. Исходные данные для расчета одного электроподогревателя
Количество отбросной фракции, м
3
/ч........................……………..…............А = 4542
Массовый расход отбросной фракции, кг/с......…………….........…….…..M
s
= 1,536
Температура отбросной фракции на входе в аппарат,
0
С................................
ВХ
А
Т
= 8
Температура отбросной фракции на выходе из аппарата,
0
С...................
ВЫХ
А
Т
= 200
Температура ТЭНов в месте крепления,
0
С.….................……………...........
ВХ
ТЭН
Т
= 8
Максимально допустимая температура ТЭНов,
0
С…......…..…...............
ВЫХ
ТЭН
Т
= 600
Давление отбросной фракции на входе в аппарат, МПа….........................
ВХ
А
P
= 0,12
Мощность одного ТЭНа, Вт........................……………….....……………..…n = 5000
9.1.1.1. Конструктивные размеры аппарата, м:
наружный диаметр ТЭНа....…...................................................................…d
Т
Н
= 0,016
количество ТЭНов в аппарате..................................................................…........n
Т
= 60
длина шпильки………………………………………………………………...L
Ш
= 0,09
шаг размещения центральных перегородок……………………………….L
bc
= 0,251
длина входного участка……………………………………………………...L
bi
= 0,336
длина выходного участка……………………………..…………………….L
bo
= 0,245
полная длина ТЭНа………………………….…………………………....L
ТЭНа
= 2,946
внутренний диаметр кожуха……………………………………………….…...D
s
= 0,7
зазор между внутренним диаметром кожуха и диаметром перегородки..L
sb
=0,0015
диаметральный зазор между ТЭНами и отверстиями в перегородках….L
tb
= 0,0005
высота свободного сегмента перегородки………………………………...L
bch
= 0,195
наружный диаметр пучка ТЭНов…………………………………………..D
otl
= 0,634
диаметр окружности, проходящей через центры периферийного ряда
144
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
ТЭНов………………………………………………………………………...D
ctl
= 0,618
диаметральный шаг пучка ТЭНов………………………………………..…L
tp
= 0,038
шаг треугольного пучка ТЭНов……………….…………………………..…L
рp
= 0,03
относительная высота свободного сегмента перегородки, %….………..В
c
= 27,857
число уплотняющих полос (пар) на одной перегородке………………………N
ss
= 0
площадь сегментной перегородки, м
2
………………………………….
ПЕР
СЕГ
S
= 0,29726
площадь днища, м
2
…………………………..………………………..….
ДН
S
= 0,38485
9.1.1.2. Упрощенная схема внутреннего устройства аппарата
L
bc
L
bo
L
bi
ds
ctl
L
bb
/2
D
s
A
A
L
ti
L
ts
L
ts
L
ta
B
c
L
bch
L
s
b
D
s
Рис. 8. Упрощённая схема внутреннего устройства электроподогревателя
9.1.2. Расчет основных параметров межтрубного потока
145
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
Принимаем, что каждый ТЭН не является единой U – образной трубкой, а состоит
из двух прямых трубок.
Тогда расчётное количество ТЭНов в аппарате n
р
Т
= 120 шт., полная длина
каждого ТЭНа l
Т
= 1,585 м, длина рабочей части каждого ТЭНа l
ТРЧ
= 1,495 м.
9.1.2.1. Расчеты вспомогательных геометрических параметров
9.1.2.1.1. Площадь проходного сечения, S
m
Т
Нtp
eff,tp
ctl
bbbcm
dL
L
D
LLS
,
где
L
bb
– разность между внутренним диаметром кожуха и наружным диаметром
пучка труб
otlsbb
DDL
,
634,07,0L
bb
bb
L
0,066;
Т
Нotlctl
dDD
016,0634,0D
ctl
ctl
D
0,618 ;
L
tp,eff
= L
tp
= 0,038 - для треугольных пучков труб
016,0038,0
038,0
618,0
066,0251,0S
m
m
S
0,106371.
9.1.2.1.2. Расчет окон сегментных перегородок
ds
– угол между точками пересечения хорды сегментной перегородки с окружно-
стью диаметром D
s
,
100
B
21arccos2
c
ds
100
857,27
21arccos2
ds
ds
= 127,427 град.
ctl
– угол между точками пересечения хорды сегментной перегородки с окружно-
стью диаметром D
ctl
, проходящей через центры наружного ряда труб ,
146
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
100
B
21
D
D
arccos2
c
ctl
s
ctl
100
857,27
21
618,0
7,0
arccos2
ctl
ctl
= 119,785 град.
9.1.2.1.3. Расчет проходного сечения потока в окне перегородки
9.1.2.1.3.1. Расчет площади свободного сегмента, S
wg
2
sin
360
D
4
S
dsds
2
swg
2
427,127sin
360
427,127
7,0
4
S
2
wg
S
wg
= 0,08758 м
2
.
9.1.2.1.3.2. Расчет доли труб в окне перегородок, F
w
2
sin
360
F
ctlctl
w
2
785,119sin
360
785,119
F
w
F
w
= 0,19461.
9.1.2.1.3.3. Расчет доли труб, обтекаемых поперечным потоком в сечении
пучка между кромками перегородок, F
c
wc
F21F
19461,021F
c
F
c
= 0,61078.
9.1.2.1.3.4. Расчет части площади окна перегородки, занятой трубами, S
wt
147
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
2
4
Н
Тw
T
р
wt
dFnS
016,0
4
19461,0120S
2
wt
S
wt
= 0,004695 м
2
.
9.1.2.1.3.5. Расчет числа труб в окне перегородки, N
tw
w
T
р
tw
FnN
19461,0120N
tw
N
tw
= 23,3532.
9.1.2.1.3.6. Расчет площади проходного сечения потока через окно
перегородки, S
w
wtwgw
SSS
004695,008758,0S
w
S
w
= 0,082885 м
2
.
9.1.2.1.4. Расчет эффективного числа рядов труб, омываемых поперечным
потоком
9.1.2.1.4.1. Расчет эффективного числа рядов труб, омываемых поперечным
потоком, N
tcc
100
B
21
L
D
N
c
pp
s
tcc
100
857,27
21
030,0
7,0
N
tcc
N
tcc
= 10,3334.
9.1.2.1.4.2. Расчет эффективного число рядов труб, омываемых поперечным
потоком в окне перегородки, N
tcw
2
DD
100
B
D
L
8,0
N
ctlsc
s
pp
tcw
148
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
2
618,07,0
100
857,27
7,0
030,0
8,0
N
tcw
N
tcw
= 4,10664.
9.1.2.1.5. Расчет числа перегородок, N
b
1
L
L
N
bc
ti
b
где
L
ti
= 1,585 м – сумма шагов размещения перегородок,
1
251,0
585,1
N
b
N
b
= 5,31474.
9.1.2.1.6. Расчет параметров байпасного потока между пучком труб и
кожухом
9.1.2.1.6.1. Расчет площади проходного сечения байпасного потока между
пучком труб и внутренней поверхностью кожуха на длине, равной
расстоянию между перегородками, S
b
plotlsbcb
LDDLS
,
где
L
pl
– величина для учета байпасного потока через проходы между трубами в
пучках, где
ppl
L
2
1
L
,
где
L
p
– действительная ширина прохода между трубами , которая для треугольной
разбивки труб принимается
Т
Нp
dL
016,0
2
1
L
pl
L
pl
= 0,008 м.
008,0634,07,0251,0S
b
S
b
= 0,018574 м
2
.
149
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
9.1.2.1.6.2. Расчет отношения площади проходного сечения байпасного
потока к общей площади проходного сечения, F
sb p
m
b
p sb
S
S
F
106371,0
018574,0
F
p sb
F
sb p
= 0,174615.
9.1.2.1.7. Расчет площади проходного сечения протечек между кожухом и пе-
регородкой, S
sb
360
360
2
L
DS
dssb
ssb
360
427,127360
2
0015,0
7,0S
sb
S
sb
= 0,0010655 м
2
.
9.1.2.1.8. Расчет проходного сечения протечек газа между отверстиями в
перегородках и трубами
9.1.2.1.8.1. Расчет площади проходного сечения протечек газа между
отверстиями в перегородках и трубами, S
tb
wТ
2
Т
Н
2
tb
Т
Нtb
F1ndLd
4
S
19461,01120016,00005,0016,0
4
S
2
2
tb
S
tb
= 0,001233 м
2
.
9.1.2.1.9. Расчет поправочного коэффициента J
c
150