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
СР
ТT0СР
T1RR
,
где
T
0,0004
0
С
-1
– температурный коэффициент сопротивления нихрома;
СР
Т
Т
622,64 К = 349,64
0
С – средняя температура поверхности ТЭНов.
Начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа R
0
находим по формуле:
СР
ТT
СР
0
T1
R
R
64,3490004,01
74,57
0
R
0
R
50,67 Ом – начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа.
9.2.2.2.1.11. Методика проведения поверочного расчета для каждого из
участков аппарата
Для определения средней температуры поверхности ТЭНов на каждом участке
решается система трех уравнений
l
l
nT1RJQ
ТРЧ
i
TiT0
2i
ЭЛ
ii
ВХ
i
ВЫХ
i
ТФ
i
ТО
FТТТQ
i
ВХ
i
ВЫХФ PS
i
Ф
ТТCMQ
где
QQQ
i
Ф
i
ТО
i
ЭЛ
;
i
ЭЛ
Q
количество тепла, выделяемое ТЭНами на i–том участке, кВт;
i
ТО
Q
тепловая нагрузка аппарата на i–том участке, кВт;
i
Ф
Q
количество тепла для нагрева отбросной фракции на i–том участке, кВт;
J = 6,58 А – сила тока;
0
R
50,67 Ом – начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;
T
0,0004
0
С
-1
– температурный коэффициент сопротивления нихрома;
n
Т
= 48 шт – действительное количество ТЭНов в аппарате;
l
ТРЧ
= 0,95 м – полная длина рабочей части каждого ТЭНа;
Ф
= 132,3 Вт/(м
2
·К) – средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной
фракции;
S
M
0,3361 кг/с – массовый расход отбросной фракции;
С
Р Ф
= 1050 Дж/(кг·К) – изобарная теплоемкость отбросной фракции;
l
i
– полная длина каждого ТЭНа на i–том участке;
i
Т
Т
средняя температура поверхности ТЭНов на i–том участке,
0
С;
i
ВЫХ
Т
температура фракции на выходе из i–того участка,
0
С;
181
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
i
ВХ
Т
температура фракции на входе в i–тый участок,
0
С;
i
F
поверхность теплообмена i–того участка;
9.2.2.2.1.12. Определение средней температуры ТЭНов на 1-м участке
9.2.2.2.1.12.1. Исходные данные для расчета
J = 6,58 А – сила тока;
0
R
50,67 Ом – начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;
T
0,0004
0
С
-1
– температурный коэффициент сопротивления нихрома;
n
Т
= 48 шт – действительное количество ТЭНов в аппарате;
l
ТРЧ
= 0,95 м – полная длина рабочей части каждого ТЭНа;
Ф
= 132,3 Вт/(м
2
*К) – средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной
фракции;
S
M
0,3361 кг/с – массовый расход отбросной фракции;
С
Р Ф
= 1050 Дж/(кг*К) – изобарная теплоемкость отбросной фракции;
l
1
= 0,2 м – полная длина каждого ТЭНа на 1–ом участке, равная двойной длине
первого участка за вычетом двойной длины шпильки;
1
ВХ
Т
10
0
С – температура отбросной фракции на входе в 1–ый участок;
1
F
0,92 м
2
– поверхность теплообмена 1–го участка, равная сумме поверхности
ТЭНов данного участка и одной поверхности сегментной перегородки.
9.2.2.2.1.12.2. Искомые величины
1
Т
Т
средняя температура поверхности ТЭНов на 1–ом участке,
0
С;
1
ВЫХ
Т
температура отбросной фракции на выходе из 1–го участка,
0
С;
-QQQ
1
Ф
1
ТО
1
ЭЛ
количество тепла, кВт.
9.2.2.2.1.12.3. Полученные результаты
1
Т
Т
230,87
0
С – средняя температура поверхности ТЭНов на 1–ом участке;
1
ВЫХ
Т
75,17
0
С – температура отбросной фракции на выходе из 1–го участка;
QQQ
1
Ф
1
ТО
1
ЭЛ
23 кВт – количество тепла.
182
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
9.2.2.2.1.13. Определение средней температуры ТЭНов на 2-м участке
9.2.2.2.1.13.1. Исходные данные для расчета
J = 6,58 А – сила тока;
0
R
50,67 Ом – начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;
T
0,0004
0
С
-1
– температурный коэффициент сопротивления нихрома;
n
Т
= 48 шт – действительное количество ТЭНов в аппарате;
l
ТРЧ
= 0,95 м – полная длина рабочей части каждого ТЭНа;
Ф
= 132,3 Вт/(м
2
*К) – средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной
фракции;
S
M
0,3361 кг/с – массовый расход отбросной фракции;
С
Р Ф
= 1050 Дж/(кг*К) – изобарная теплоемкость отбросной фракции;
L
2
= 0,38 м – полная длина каждого ТЭНа на 2–ом участке, равная двойной длине
второго участка;
2
ВХ
Т
75,17
0
С – температура отбросной фракции на входе во 2–ой участок;
2
F
1,10 м
2
– поверхность теплообмена 2–го участка, равная сумме поверхности
ТЭНов данного участка и двух поверхностей сегментной перегородки.
9.2.2.2.1.13.2. Искомые величины
2
Т
Т
средняя температура поверхности ТЭНов на 2–ом участке,
0
С;
2
ВЫХ
Т
температура отбросной фракции на выходе из 2–го участка,
0
С;
-QQQ
2
Ф
2
ТО
2
ЭЛ
количество тепла, кВт.
9.2.2.2.1.13.3. Полученные результаты
2
Т
Т
268,21
0
С – средняя температура поверхности ТЭНов на 2–ом участке;
2
ВЫХ
Т
141,22
0
С – температура отбросной фракции на выходе из 2–го участка;
QQQ
2
Ф
2
ТО
2
ЭЛ
23,31 кВт – количество тепла.
9.2.2.2.1.14. Определение средней температуры ТЭНов на 3-м участке
9.2.2.2.1.14.1. Исходные данные для расчета
J = 6,58 А – сила тока;
0
R
50,67 Ом – начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;
183
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
T
0,0004
0
С
-1
– температурный коэффициент сопротивления нихрома;
n
Т
= 48 шт – действительное количество ТЭНов в аппарате;
l
ТРЧ
= 0,95 м – полная длина рабочей части каждого ТЭНа;
Ф
= 132,3 Вт/(м
2
*К) – средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной
фракции;
S
M
0,3361 кг/с – массовый расход отбросной фракции;
С
Р Ф
= 1050 Дж/(кг*К) – изобарная теплоемкость отбросной фракции;
L
3
= 0,38 м – полная длина каждого ТЭНа на 3–ом участке, равная двойной длине
третьего участка;
3
ВХ
Т
141,22
0
С – температура отбросной фракции на входе в 3–ой участок;
3
F
1,10 м
2
– поверхность теплообмена 3–го участка, равная сумме поверхности
ТЭНов данного участка и двух поверхностей сегментной перегородки.
9.2.2.2.1.14.2. Искомые величины
3
Т
Т
средняя температура поверхности ТЭНов на 3–ем участке,
0
С;
3
ВЫХ
Т
температура отбросной фракции на выходе из 3–го участка,
0
С;
-QQQ
3
Ф
3
ТО
3
ЭЛ
количество тепла, кВт.
9.2.2.2.1.14.3. Полученные результаты
3
Т
Т
339,22
0
С – средняя температура поверхности ТЭНов на 3–ем участке;
3
ВЫХ
Т
208,97
0
С – температура отбросной фракции на выходе из 3–го участка;
QQQ
3
Ф
3
ТО
3
ЭЛ
23,91 кВт – количество тепла.
9.2.2.2.1.15. Определение средней температуры ТЭНов на 4-м участке
9.2.2.2.1.15.1. Исходные данные для расчета
J = 6,58 А – сила тока;
0
R
50,67 Ом – начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;
T
0,0004
0
С
-1
– температурный коэффициент сопротивления нихрома;
n
Т
= 48 шт – действительное количество ТЭНов в аппарате;
l
ТРЧ
= 0,95 м – полная длина рабочей части каждого ТЭНа;
Ф
= 132,3 Вт/(м
2
*К) – средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной
фракции;
S
M
0,3361 кг/с – массовый расход отбросной фракции;
С
Р Ф
= 1050 Дж/(кг*К) – изобарная теплоемкость отбросной фракции;
184
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
L
4
= 0,38 м – полная длина каждого ТЭНа на 4–ом участке, равная двойной длине
четвертого участка;
4
ВХ
Т
208,97
0
С – температура отбросной фракции на входе в 4–ой участок;
4
F
1,10 м
2
– поверхность теплообмена 4–го участка, равная сумме поверхности
ТЭНов данного участка и двух поверхностей сегментной перегородки.
9.2.2.2.1.15.2. Искомые величины
4
Т
Т
средняя температура поверхности ТЭНов на 4–ом участке,
0
С;
4
ВЫХ
Т
температура отбросной фракции на выходе из 4–го участка,
0
С;
-QQQ
4
Ф
4
ТО
4
ЭЛ
количество тепла, кВт.
9.2.2.2.1.14.3. Полученные результаты
4
Т
Т
412,05
0
С – средняя температура поверхности ТЭНов на 4–ом участке;
4
ВЫХ
Т
278,46
0
С – температура отбросной фракции на выходе из 4–го участка;
QQQ
4
Ф
4
ТО
4
ЭЛ
24,53 кВт – количество тепла.
9.2.2.2.1.16. Определение средней температуры ТЭНов на 5-м участке
9.2.2.2.1.16.1. Исходные данные для расчета
J = 6,58 А – сила тока;
0
R
50,67 Ом – начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;
T
0,0004
0
С
-1
– температурный коэффициент сопротивления нихрома;
n
Т
= 48 шт – действительное количество ТЭНов в аппарате;
l
ТРЧ
= 0,95 м – полная длина рабочей части каждого ТЭНа;
Ф
= 132,3 Вт/(м
2
*К) – средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной
фракции;
S
M
0,3361 кг/с – массовый расход отбросной фракции;
С
Р Ф
= 1050 Дж/(кг*К) – изобарная теплоемкость отбросной фракции;
L
5
= 0,38 м – полная длина каждого ТЭНа на 5–ом участке, равная двойной длине
пятого участка;
5
ВХ
Т
278,46
0
С – температура отбросной фракции на входе в 5–ый участок;
5
F
1,10 м
2
– поверхность теплообмена 5–го участка, равная сумме поверхности
ТЭНов данного участка и двух поверхностей сегментной перегородки.
185
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
9.2.2.2.1.16.2. Искомые величины
5
Т
Т
средняя температура поверхности ТЭНов на 5–ом участке,
0
С;
5
ВЫХ
Т
температура отбросной фракции на выходе из 5–го участка,
0
С;
-QQQ
5
Ф
5
ТО
5
ЭЛ
количество тепла, кВт.
9.2.2.2.1.16.3. Полученные результаты
5
Т
Т
486,75
0
С – средняя температура поверхности ТЭНов на 5–ом участке;
5
ВЫХ
Т
349,74
0
С – температура отбросной фракции на выходе из 5–го участка;
QQQ
5
Ф
5
ТО
5
ЭЛ
25,15 кВт – количество тепла.
9.2.2.2.1.17. Полученные результаты
Максимальная средняя температура поверхности ТЭНов
5
Т
Т
486,75
0
С, что не
превышает максимально допустимую температуру поверхности ТЭНов.
Температура отбросной фракции на выходе из аппарата, полученная в результате
расчета,
5
ВЫХ
Т
349,74
0
С. Погрешность расчета составляет - 0,076 %, что
находится в допустимой зоне ± 5 %.
Суммарное количество тепла, полученное в результате расчета,
QQQ
Ф
ТОЭЛ
119,91 кВт. Погрешность расчета составляет – 0,078 %, что
находится в допустимой зоне ± 5 %.
9.2.3. Расчет гидравлических потерь
9.2.3.1. Расчет поправочных коэффициентов гидравлических потерь
9.2.3.1.1. Расчет поправочного коэффициента, учитывающего влияние про-
течек на потери давления R
l
p
lmsl
rr133,1expR
,
где
r
lm
= 0,047, r
s
= 0,49, p = 0,576486 - см. п. 9.2.2.1.10;
58046,0
047,049,0133,1exp
l
R
R
l
= 0,71171.
186
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
9.2.3.1.2. Расчет поправочного коэффициента, учитывающего байпасные
потоки R
b
3
ss psbbpb
r21FcexpR
,
где
c
bр
= 4,5 при Re 100 ;
c
bр
= 3,7 при Re 100 ;
F
sb p
= 0,047264 – см. п. 9.2.2.1.6.2;
r
ss
= 0,0 - см. п. 9.2.2.1.11;
3
021047264,07,3exp
b
R
R
b
= 0,839561.
9.2.3.1.3. Расчет поправочного коэффициента, учитывающего влияние раз-
мещения перегородок на входе (выходе) на потери давления R
s
n2
bi
bc
n2
bo
bc
s
L
L
L
L
R
n = 1 при Re 100;
n = 0,2 при Re 100;
2,022,02
190,0
190,0
190,0
190,0
s
R
R
s
= 2.
9.2.3.2. Расчет гидравлических потерь
9.2.3.2.1. Расчет гидравлических потерь в поперечном потоке P
c
lbbbic
RR1NPP
,
где
r
s
А
2
s
tcci
3
bi
Ф
m
Nf102P
,
где
2
b
b
Н
Т
tp
1i
Re
d
L
33,1
bf
,
где
187
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
4
b
3
Re14,01
b
b
b
1
= 0,486 , b
2
= - 0,152 , b
3
= 7,0 , b
4
= 0,500 – поправочные коэффициенты,
справедливые для чисел Рейнольдса , лежащих в диапазоне от 1000 до 10 000;
5,0
87.474114,01
7
b
b = 0,6578595;
123,0
6578595,0
87.4741
013,0
044,0
33,1
486,0
i
f
f
i
= 0,1145676;
2,0
2
3
98848,0
9,0
8,8
18539,91145676,0102
bi
P
P
bi
= 0,181585;
71171,0839561,010421,4181585,0
c
P
P
с
= 0,330072 кПа.
9.2.3.2.2. Расчет гидравлических потерь в окнах перегородок P
w
l
3
Ф
2
w
tcwbw
R10
2
m
N6,02NP
,
где
wm
s
w
ss
M
m
0174,003819,0
3361345,0
w
m
m
w
= 13,04 кг/(м
2
*с).
71171,010
9,02
04,13
40667,16,020421,4
3
2
w
P
P
w
= 0,772761 кПа.
188
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
9.2.3.2.3. Расчет гидравлических потерь в концевых зазорах ( до первой и за
последней перегородками ) P
l
sb
tcc
tcw
bil
RR
N
N
1PP
283956,0
1854,9
40667,1
1181585,0
l
P
P
l
= 0,351597 кПа.
9.2.3.2.4. Расчет общих гидравлических потерь в межтрубном пространстве
P
s
lwcs
PPPP
351597.0772761.0330072.0
s
P
P
s
= 1,45 кПа = 0,00145 МПа.
189
Лист
Изм. Лист № документа Подпись Дата
Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата
10. ПОДБОР АРМАТУРЫ
10.1. Расчет регулирующих устройств
Пропускная способность регулирующих устройств рассчитывается по формуле
G = B * K
V
*
* P
,
где
K
V
- условная пропускная способность , т/ч ;
В - коэффициент , зависящий от состояния среды и учитывающий ее расширение ;
P = P
1
- P
2
- перепад давления на устройстве ;
P
1
, P
2
- абсолютные давления до и после устройства , кгс/см
2
10.1.1. Регулирующее устройство ВР
1
на потоке кубовой жидкости в
конденсатор-испаритель
Устройство должно пропустить G
r
= 0,65297 кмоль/кмоль кубовой жидкости с
составом 32,084 % 0
2
, 1,42 % A
r
, 66,496 % N
2
.
Молекулярная масса смеси :
ж
= х
1
*
02
+ х
3
*
N2
+ х
2
*
Ar
ж
= 0,32084 * 32 + 0,0142 * 40 + 0,66496 * 28
ж
= 29,454 кг / кмоль ,
а
1
=
х * 1 1
ж
=
29,454
32 * 0,32084
а
1
= 0,34857 ,
а
2
=
х * 2 2
ж
=
29,454
40 * 0,0142
а
2
= 0,01928 ,
а
3
=
х * 3 3
ж
=
29,454
28 * 0,66496
а
3
= 0,63213 ,
ж
=
1
а a a 1
1
2
2
3
3
ж
=
89,685
0,63213
93,1217
0,01928
75,998
0,34857
1
ж
= 777,33 кг / м
3
.
190