Расчет и проектирование криогенной воздухоразделительной установки, предназначенной для одновременного получения газообразного азота и кислорода, страница 7

r==334,7-166,5=168,2Кдж/кг- теплота парообразования азота на линии кипения при р=0,6 МПа-[1].

-динамическая вязкость на линии кипения при р=0,6 МПа-[1];

=101,85Вт/(м- теплопроводность азота на линии кипения при р=0,6 МПа-[1];

 кг/м-плотность азота на линии кипения при р=0,6МПа-[1];

=0,0014 м/кг=1,4 дм/кг- удельный объем азота.

Площадь проходного сечения трубки:

F_вн=пd_вн =3,140,051=0,16м;

Периметр ребер:

F_р=N(2a+b₁)=39(20,005+0,002)=0,47м, где b₁= (b+d)/2=(0,003+0,001)/2=0,002м;

Суммарный периметр гладкой стенки:

F_с=Nc =390,001=0,039м,

H_p=0,75 H_общ=1,60,75=1,2м;

Эффективность ребра Е=1:

=А=1934,41,

Удельная тепловая нагрузка со стороны конденсации:

q_конд==5911,89.

4. Расчет удельной тепловой нагрузки со стоны кипения:

q_кип=

=B5=,

Где:

r==359,74-147,08=212,66 КДж/кг-теплота парообразования кислорода на линии кипения при Р=0,14МПа-[1];

=145,26Вт/(м- теплопроводность кислорода на линии кипения при Р=0,14МПа-[1];

 =6,019 кг/м-плотность кислорода на линии конденсации при Р=0,14МПа-[1];

=0,1661 м/кг=166,1 дм/кг- удельный объем кислорода;

=12,502н/м- коэффициент поверхностного натяжения;

Тогда удельная тепловая нагрузка со стороны кипения:

q_кип=.

5. Температурная дисперсия из-за давления столба жидкости:

Где:

 м/кг;

При Р=0,153 МПа, Т_нас.1=93,8 К;

При Р=0,14 МПа, Т_нас.2=93,2 К;

6. Тепловой напор стенки трубы:

теплопроводность стенки из аллюиния.

7. Общий температурный напор:

Задаем:

q_кип= q_конд=4800 Вт/м;

,следовательно, тепловая нагрузка задана верно.

8. Тепловая нагрузка на конденсатор:

Площадь теплопередающей поверхности:

Количество трубок конденсатора:

Расчет адсорбционного блока комплексной осушки и очистки воздуха.

Расчет производится по рекомендациям из [2].

Количество воздуха: V=945 м/ч;

Давление воздуха: Р=4 МПа;

Среднее содержание двуокиси углерода в воздухе :

Температура воздуха на входе в блок осушки и очистки: 

Насыпной вес гидратированного цеолита марки NaX:

Динамическая ёмкость цеолита NaX по двуокиси углерода:

1. Определим время защитного действия слоя адсорбента.

Принимаем в качестве прототипа адсорбера: ЦБ-1000/64:

- наружный диаметр сосуда:

- толщина стенки:

- высота слоя засыпки адсорбента:

- высота сосуда:

Расход очищаемого воздуха при условиях адсобции (при Р=4МПа, ):

Скорость очищаемого воздуха при условиях адсорбции:

Где: внутренний диаметр баллона;

количество одновременно работающих адсорбентов;

Масса дегидратированного цеолита, находящегося в одном работающем адсорбере:

Количество , поступающей в единицу времени в адсорбер:

Количество , которое способен поглотить цеолит:

Время защитного действия адсорбента:

2. Процесс регенерации блока адсорберов.

Температура азота на входе в электроподогреватель:

Температура азота на входе в блок адсорберов, изготовленных из углеродистой стали:

Изоляцией блока адсорберов служит шлаковая вата с  толщиной не менее

Принимаем

Средняя температура азота на выходе из адсорбера:

температура азота на выходе из блока адсорберов в начале регенерации;

температура азота на выходе из блока адсорберов в конце регенерации;

Средняя температура металла в конце процесса регенерации:

Вес цилиндрической части баллона:

Где:

Высота цилиндрической части баллона:

Плотность металла:

Вес полусферического днища:

Вес баллона:

Вес крышки с коммуникациями примем равным 15% от массы , т.е.

Масса одного баллона с коммуникациями:

Где:

Для дальнейшего расчета принимаем:

теплоемкость воды;

теплота десорбции;

теплоемкость цеолита;

 теплоемкость металла;

средняя теплоемкость шлаковой ваты;

теплоемкость азота при Т=293К;

плотность азота при Т=293К, Р=0,1МПа-[1];

Количество теплоты, необходимое на нагревание металла:

Количество теплоты, затрачиваемое на нагревание адсорбента:

Количество теплоты, затрачиваемой на десорбцию влаги:

где

Количество теплоты, затрачиваемой на нагревание изоляции: