Другие предметы \ Воздухоразделительные установки

Расчет и проектирование криогенной установки получения жидкого азота, страница 3

3. Примем поток на детандер Вд=0.62В, тогда:

1) Вт=В-Вд=0.38;

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==0.248,

3) Удельный выход отбросного газа:

В0=1-Аж,

В0=1-0.248=0.752,

4) Концентрация отбросного газа х0 определяется из выражения:

Вхв=В0х0+Ажха, х0=( Вхв- Ажха)/В0, х0==0.721 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==0.086,

Д=0.086+0.248=0.334;

6) Величина потока кубовой жидкости:

R=В0-Адр,

R=0.758-0.084=0.666,

7) Концентрация кубовой жидкости хR определяется из выражения:

В0х0=RхR+Адрха, хR=(В0х0-Адрха)/R, хR==0.685 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==85.26 К, тогда i4R=335.72 кДж/кг;

14) Температуру Т5R определим из теплового баланса теплообменника 6:

Вдρв(i6в-i7в)=В0ρвсрв(Т5R-Т4R),

Т5R=Т4R+Вдρв(i6в-i7в)/В0ρв,

Т5R==101.69К, тогда i5R=353.43 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==205.75 кДж/кг,

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

Т5в=113.95 K.      

16)Определяем разность температур Т5в и Т5R:

ΔТх=Т5в-Т5R,

ΔТх=113.95-101.69=12.3 К. – попадаем в промежуток от 10 до 13 К, следовательно, оптимальная часть потока на детандер – 0.62.

Представим наглядно результат оптимизации в диаграмме:

4. Энтальпия i6R определим из баланса теплообменника 2:

Вρв(i3в-i2в)=В0ρв(i7R-i6R), где i7R=533.63 при Т=295.2 и р=0.145 МПа,

i6R= i7R-Вρв(i2в-i3в)/В0ρв,

i6R==501.83 кДж/кг, тогда Т6R=247.5 К,

5. Количество перерабатываемого воздуха:

Vв=Ga/(ρaАж), где ρa=1.28 кг/м3 – плотность азота при нормальных условиях,

Vв=0.278/(1.25·0.248)=0.897 м3/с.

Расчет узла ректификации.

При проведение этого расчета используются принятые концентрации продуктов разделения воздуха и концентрации промежуточных продуктов разделения – кубовой жидкости и азотной флегмы. Методика расчета процесса ректификации позволяет рассматривать воздух как смесь 3-х компонентов и дает возможность проводить определение не только числа теоретических тарелок, но и действительных.

При расчете колонн простой структуры лишние потоки обнуляются. Для расчета нижней колонны задаются количество вещества в потоках питания Вт и Вд, их состав и энергетическое состояние, тепловая нагрузка на конденсатор, давление колонны. Конечными продуктами являются азотная флегма D и кубовая жидкость R. Основу расчета составляет определение средних коэффициентов эффективности каждой тарелки, которые зависят от гидродинамических, конструктивных и термодинамических показателей.

При расчете расстояние между тарелками должно быть таким, чтобы верхняя граница слоя пены не доходила до вышележащей тарелки (HT≥l).

Для определения материальных потоков и нагрузки на конденсатор-испаритель производится термодинамический расчет.


Расчет на ПК узла ректификации.

ПPOEKTHЫЙ PACЧET KOЛOHHЫ (термодинамический)

                                                          ИCXOДHЫE  ДAHHЫE
Скачать файл