Расчет и проектирование криогенной воздухоразделительной установки, предназначенной для одновременного получения газообразного азота и кислорода, страница 4

удельная теплоемкость кубовой жидкости (насыщ. жидкость, р=0,1МПа).

По номограмме находим:

 - энтальпия азота на выходе из верхней колонны (сухой насыщ. пар, 99,98%N₂, р=0,14МПа).

Т_1а=79,76К – температура азота на выходе из верхней колонны (сухой насыщ. пар, р=0,14МПа) – по [1].

с_ра=1,02кДж/(кг·К)=1,02·10³Дж/(кг·К) – удельная теплоемкость азота в состоянии в переохладителе 11.

q_3к=0,6·q₃V_м=0,6·7,1·22,4=95,42Дж/моль - удельные холодопотери в окружающую среду в блоке разделения.

V_м=22,4м³/моль – молекулярный объем.

По номограмме находим:

 – энтальпия аргонной фракции на выходе из верхней колонны (сухой насыщ. пар, 57%N₂, р=0,14МПа).

Процент расхождения между найденными значениями энтальпии i_11в:

Значение не превышает 3%, следовательно, расчеты выполнены правильно.

Расчет материальных потоков.

Зная, что удельный расход азота А=0,6637 и материальный поток азота Vа = 627 м³/ч, находим все материальные потоки:

 

-Поток В=                                                 м³/ч;

-Поток В₁= Vв· В₁= 945·0,76=718,2 м³/ч;

-Поток В₂= Vв· В₂=945·0,24=226,8 м³/ч;

-Поток Вд= Vв·Вд=945·0,3770=356,3 м³/ч;

-Поток Вт= Vв·Вт=945·0,6230=588,7 м³/ч;

-Поток R= Vв·R=945·0,6145=580,7 м³/ч;

-Поток D= Vв·D=945·0,3855=364,3 м³/ч;

-Поток Ф= Vв·Ф=945·0,2228=210,5 м³/ч;

-Поток Vк= Vв·Vк=945·0,1135=107,2 м³/ч.

Расчет азотного теплообменника.

1.Тепловой баланс теплообменника:

В₁·  · (i_4в-i_5в)+0,2·q₃=А·  · (i_4а-i_3а) ;

Разбиваем теплообменник на 10 частей. Находим коэффициент зависимости разности          энтальпий прямого и обратного потоков:

B₁··Δi _в +0,2·q₃=А··Δi_н ,

Δi_в =,

Где Δi_н=i_4а -i_3а =517,13-346,60=170,53 Дж/моль,

Δi_в=

Таблица 1. Изменение значений температур и энтальпий по сечениям теплообменника.

N	Тн	iн	Δiн	Δiв	iв	Тв	ΔТср	1/ ΔТср
0-0	259,09	516,09	0	0	521,37	278	22	0,0455
1-1	-	-	16,95	12,87	508,50	266,17	24	0,0417
2-2	-	-	33,9	27,19	494,18	253,14	27	0,0370
3-3	-	-	50,85	41,51	479,76	240,26	30	0,0333
4-4	-	-	67,8	55,82	465,55	227,62	34	0,0294
5-5	-	-	84,75	70,14	451,23	215,22	38	0,0263
6-6	-	-	101,69	84,45	436,92	203,1	42	0,0238
7-7	-	-	118,64	98,77	422,60	191,4	47	0,0213
8-8	-	-	135,59	113,09	408,28	180,2	53	0,0189
9-9	-	-	152,54	127,40	393,97	169,79	59	0,0169
10-10	97,96	346,60	169,49	141,72	379,65	160,0	62	0,0161

Находим из таблицы:

∑;

Средняя интегральная разность температур:

ΔТ_инт= ,

ΔТ_инт =.

Строим график зависимости температур на каждом участке для прямого и обратного потока.

2. Средние температуры обратного и прямого потоков.

Т_ср1=

Т_ср2=,

Находим значения теплофизических свойств воздуха и азота – по [1]

-плотность:  =67,826 кг/м³, =1,895 кг/м³,

-теплопроводность :λ₁=22,66мВТ/ (м·К), λ₂=16,99мВт/(м·К),

-вязкость: ή₁=154,3·10Па·с, ή₂=154,3·10Па·с,

-теплоемкость: Ср₁=1,159 кДж/(кг·К), Ср₂=1,053 кДж/(кг·К).

3. Величины, необходимые для расчета:

Трубка медная: 10 х 1,5, диаметр проволки d_п=1,6 мм, шаг оребрения δр=5,5 мм. Остальные требуемые величины и размеры выбираем из пособия – по [2].