Расчет установки для ожижения водорода, страница 4

Исходные данные

1. Рабочее вещество – водород.

2. Давление прямого потока:

Рассмотрим два цикла с давлениями прямого потока 6 МПа и 8 МПа. Далее выберем цикл наиболее экономичный.

3. Давление обратного потока примем 0.1 МПа.

4. Температура окружающей среды 300 К.

5. Теплопритоки из окружающей среды для 1, 2 и 3 ступени соответственно 4 кДж/кг, 3 кДж/кг,    2 кДж/кг.

6. Недорекуперация на теплом конце теплообменников 1, 2 и 3 соответственно 15 К, 4 К, 1К.

7. Адиабатный КПД детандера 0,75

8. Изотермический КПД компрессора 0,6

9. Механический КПД  - 0,95.

10. Температура сжатого водорода после ванны с кипящим азотом атмосферного давления 80 К.

11.  Давление азота на входе в азотную ванну 0,2 МПа.

12. Давление кипения в ванне атмосферного азота 0,1 МПа

13. Температура между потоками сжатого водорода и кипящего азота на теплом конце теплообменника ТА1 – 15 К.

Результаты расчета

       Анализ результатов расчета показывает, что из 2х рассмотренных процессов с давлениями прямого потока 6МПа и 8МПа  энергетически наиболее экономичным является процесс с давлением прямого потока 6МПа. Расход энергии на получение нормального водорода уменьшился на 6,36 %, расход энергии на получение параводорода уменьшился на 9,09 %.

   В связи с этим принимаем оптимальное давление прямого потока 6 МПа. Это энергетически эффективнее.

  Также был рассмотрен процесс с давлением прямого потока 8 МПа, с  недорекуперацией на теплом конце теплообменника ТА1 ΔТ₁=10К и недорекуперацией между потоками сжатого водорода и кипящего азота на теплом конце теплообменника ТА1 ΔТn₂=10К.

 В случае с уменьшением недорекупераций расход энергии уменьшился на 2,85 %.

Параметры потоков в характерных точках процесса