Расчет цикла ожижителя водорода

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

СУМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕПЛОФИЗИКИ

Индивидуальное задание №1

по дисциплине

 “Криогенная техника”

на тему:

“Расчет цикла ожижителя водорода”

      Выполнил                                                                          Кобыльченко Д.А.

     Группа                                                                                           Х-71

      Вариант                                                                                            14

      Проверил                                                                            Арсеньев В.М.                   

Сумы 2011

Содержание

1. Исходные данные. 3

2. Порядок расчета цикла ожижения водорода. 6

2.1 Определение основных параметров цикла. 6

2.2 Определение удельных и полных тепловых нагрузок водородного цикла. 7

3. Порядок расчета цикла ожижителя азота. 11

3.1 Определение основных параметров цикла. 11

4. Расчет удельного расхода энергии ожижителя водорода. 13

Список использованной литературы.. 14

 

1. Исходные данные

Рис. 1.1 Схема цикла ожижителя водорода

Рис. 1.2 Изображение цикла ожижения водорода в T,s - диаграмме

Рис. 1.3 Изображение цикла ожижения азота в T,s – диаграмме

Рис. 1.4 термодинамическое состояние потоков азота в цикле для водорода

Исходные данные приведены в табл. 1     

             Таблица 1 – Исходные данные

Давление, МПа		Производ. Gf, кг/ч	Температура, К
Р1	Р2		Т1	Т1'	T1’’
0,1	10	60	280	80	66

             Температуры цикла выбираем по следующим соотношениям:

;

;

;

;

.

             Принимаем:

;

;

;

 

2. Порядок расчета цикла ожижения водорода

2.1 Определение основных параметров цикла

          Для данного цикла находим параметры в соответствующих точках и заносим их  в таблицу 2.1

          Таблица 2.1.1 Параметры цикла ожижения водорода

Параметр	Точки
	f	1	1’	1’’	2	2’	2’’	3	4	5	6	7	8	9	10
T, K	20	280	80	66	280	80	66	108	77	25	20	20	63	77	270
p, МПа	0,1	0,1	0,1	0,1	5	5	5	5	5	5	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
i, кДж/кг	250	3900	1365	1198	3940	1270	1040	1508	1118	670	670	732	1162	1330	3750

            Для определения коэффициента ожижения водорода составим уравнение теплового баланса для контура, включающего теплообменник Т3, ДрВ, СЖВ

          Массовый расход к/а

          Таблица 2.1.2 Параметры потоков азота в цикле для водорода

Параметр	Точки
	fa	fa’	12a	13a	14a	15a	16a
T, K	80	64	80	265	64	77	265
i, кДж/кг	-107	-91	82	268	79	87	285

          Рассмотрим совместную систему испарителя И2 и теплообменника Т2

          Относительный расход жидкого азота для испарителя И2

          Массовый расход испарившегося жидкого азота в испарителе И2

          Рассмотрим совместную систему испарителя И1 и теплообменника Т1

          Массовый расход испарившегося жидкого азота в испарителе И1

2.2 Определение удельных и полных тепловых нагрузок водородного цикла

          Рассмотрим теплообменник Т2:

          Удельная нагрузка на Т2

          Полная тепловая нагрузка на Т2

          Рассмотрим теплообменник Т1:

          Удельная тепловая нагрузка на Т1

          Полная тепловая нагрузка на Т1

          Рассмотрим теплообменник Т3:

          Удельная тепловая нагрузка на Т3

          Полная тепловая нагрузка на Т3

          Рассмотрим испаритель И1:

          Удельная тепловая нагрузка на И1

          Полная тепловая нагрузка на И1

          Рассмотрим испаритель И2:

          Удельная тепловая нагрузка на И2

          Полная тепловая нагрузка на И2

          Удельная работа КМВ

          Мощность КМ водородного цикла

          Эффективная удельная работа КМВ

          Принимаем ; ; .

          Полученные результаты сводим в таблицу 2.2.1

          Таблица 2.2.1 Результаты расчета

0,227	0,073	2446	133	328	178,5	9,71	23,94
379	117	27,68	8,54	7,15	549	32,9

3. Порядок расчета цикла ожижителя азота

3.1 Определение основных параметров цикла

 - начальное давление;

 - промежуточное давление;

 - конечное давление;

 - доля дросселируемого азота через вентиль РВ2;

 - начальная температура;

 - удельный теплоприток из окружающей среды;

 - неполнота рекуперации на теплообменнике.

          Таблица 3.1.1 Параметры цикла ожижения азота

Параметр	Точки
	fa	1a	2a	3a	4a	5a	6a	7a	8a	9a	10a	11a
Т, К	77	280	280	280	173	116	116	116	270	77	77	275
р, МПа	0,1	0,1	2	25	25	2	2	2	2	0,1	0,1	0,1
i, кДж/кг	118	285	280	240	81	81	32	77	275	32	75	280

          Рассмотрим систему, исключив два КМ, и составим уравнение теплового б