Другие предметы \ Воздухоразделительные установки

Расчет и проектирование криогенной установки получения жидкого азота, страница 2

4) Концентрация отбросного газа х0 определяется из выражения:

Вхв=В0х0+Ажха, х0=( Вхв- Ажха)/В0, х0==0.734 моль N2/моль,

5) Потоки Адр и Д определяются из выражений:

Д=Адр+Аж,

Дi3а=Адрi6а+Ажi5а, где i3а=177.29 кДж/кг,

(Адр+Аж)i3а= Адрi6а+Ажi5а,

Адр=Аж(i5а-i3а)/(i3а-i6а),

Адр==0.073,

Д=0.073+0.21=0.283;

6) Величина потока кубовой жидкости:

R=В0-Адр,

R=0.79-0.073=0.717,

7) Концентрация кубовой жидкости хR определяется из выражения:

В0х0=RхR+Адрха, хR=(В0х0-Адрха)/R, хR==0.615 моль N2/моль,

8) Температура Т3R находится по хR и давлению кипения рR= 0.145 МПа по номограмме х-у:

Т3R=83 К,

9) Температура Т3а на 5 К выше:

Т3а=83+5=88 К,

10) Температура Т2а на 4 К выше Т3а:

Т2а=88+4=92 К,

11) Тогда по ха и Т2а определяем давление конденсации азота ра в трубках конденсатора по номомграмме х-у:

ра=0.3 МПа,

12) Давление в колонне под нижней тарелкой:

рн.к.=ра+Δрк, где Δрк=0.015 – гидросопротивление колонны;

рн.к.=0.3+0.15=0.315 МПа,

13)Температура Т4R находится из уравнения;

В0ρвсрв(Т4R-Т3R)=Дρасра(Т2а-Т3а),

Т4R=Т3R+Дρасра(Т2а- Т3а)/В0ρвсрв,

Т4R==84.82 К, тогда i4R=335.21 кДж/кг;

14) Температуру Т5R определим из теплового баланса теплообменника 6:

Вдρв(i6в-i7в)=В0ρвсрв(Т5R-Т4R), где i7в=340.77 кДж/кг при Т=94 К р=0.3 МПа,

Т5R=Т4R+Вдρв(i6в-i7в)/В0ρв,

Т5R==97.43 К, тогда i5R=348.98 кДж/кг;

14) Энтальпия i5в определяется из уравнения теплового баланса аппарата 4:

Bρв(i2в-i3в)+Bтρв(i4в-i5в)+Bqт=В0ρв(i7R-i5R), где i3в=488.95 кДж/кг,

i5в=i4в-[Bρв(i2в-i3в)-В0ρв(i7R-i5R)+Bтρв(i4в-i5в)+Bqт]/Bтρв,

i5в==253.89 кДж/кг,

15) Определяем температуру Т5в по i5в и р=20 МПа:

Т5в=139.2 K.      

16)Определяем разность температур Т5в и Т5R:

ΔТх=Т5в-Т5R,

ΔТх=139.2-97.43=41.77 К.

ΔТх не попадает в допустимый промежуток; сделаем пересчет, приняв другое значение доли детандерного потока.

2. Примем поток на детандер Вд=0.6В, тогда:

1) Вт=В-Вд=0.4;

2) Удельный выход жидкого азота, Аж, определяется из уравнения баланса холодопроизводительности установки:

Вρв(i1в-i2в)+Bдρв(i4в-i6в)=Вq3+(B-Аж)ρвсрвΔТв0+Ажρа(i1a-i5a),

Аж=[Вρв(i1в-i2в)+Bдρв(i4в-i6в)-Вq3-BρвсрвΔТв0]/[(i1a-i5a)-ρвсрвΔТв0],

Аж==0.242,

3) Удельный выход отбросного газа:

В0=1-Аж,

В0=1-0.242=0.758,

4) Концентрация отбросного газа х0 определяется из выражения:

Вхв=В0х0+Ажха, х0=( Вхв- Ажха)/В0, х0==0.723 моль N2/моль,

5) Потоки Адр и Д определяются из выражений:

Д=Адр+Аж,

Дi3а=Адрi6а+Ажi5а,

(Адр+Аж)i3а= Адрi6а+Ажi5а,

Адр=Аж(i5а-i3а)/(i3а-i6а),

Адр==0.084,

Д=0.084+0.242=0.326;

6) Величина потока кубовой жидкости:

R=В0-Адр,

R=0.758-0.084=0.674,

7) Концентрация кубовой жидкости хR определяется из выражения:

В0х0=RхR+Адрха, хR=(В0х0-Адрха)/R, хR==0.689 моль N2/моль,

8) Температура Т3R находится по хR и давлению кипения рR= 0.145 МПа по номограмме х-у:

Т3R=83 К,

9) Температура Т3а на 5 К выше:

Т3а=83+5=88 К,

10) Температура Т2а на 4 К выше Т3а:

Т2а=88+4=92 К,

11) Тогда по ха и Т2а определяем давление конденсации азота ра в трубках конденсатора по номомграмме х-у:

ра=0.3 МПа,

12) Давление в колонне под нижней тарелкой:

рн.к.=ра+Δрк, где Δрк=0.015 – гидросопротивление колонны;

рн.к.=0.3+0.15=0.315 МПа,

13)Температура Т4R находится из уравнения;

В0ρвсрв(Т4R-Т3R)=Дρасра(Т2а-Т3а),

Т4R=Т3R+Дρасра(Т2а- Т3а)/В0ρвсрв,

Т4R==85.18 К, тогда i4R=335.63 кДж/кг;

14) Температуру Т5R определим из теплового баланса теплообменника 6:

Вдρв(i6в-i7в)=В0ρвсрв(Т5R-Т4R),

i5R=i4R+Вдρв(i6в-i7в)/В0ρв,

Т5R==100.95 К, тогда i5R=352.66 кДж/кг;

14) Энтальпия i5в определяется из уравнения теплового баланса аппарата 4:

Bρв(i2в-i3в)+Bтρв(i4в-i5в)+Bqт=В0ρв(i7R-i5R), где i3в=488.95 кДж/кг,

i5в=i4в-[Bρв(i2в-i3в)-В0ρв(i7R-i5R)+Bqт]/Bтρв,

i5в==215.79 кДж/кг,

15) Определяем температуру Т5в по i5в и р=20 МПа:

Т5в=119.3 K.      

16)Определяем разность температур Т5в и Т5R:

ΔТх=Т5в-Т5R,

ΔТх=119.3-100.95=18.4 К.

18.4 К не является допустимой недорекуперацией, поэтому снова изменим поток на детандер.

Скачать файл