Иcпытание установки получения жидкого азота (ЗИФ-702) с криогенной газовой машиной: Методические указания к лабораторным работам, страница 3

б) объемные расходы перерабатываемого воздуха и отбросного кислорода, м³/ч;

в) объемный расход продукционного азота, испарившегося при сливе, м³/ч;

г) графически с помощью диаграммы х – у  число теоретических тарелок в ректификационной колонне;

д) высота насадки, эквивалентная одной теоретической тарелке (ВЭТТ). 

Обработка результатов испытаний

При обработке результатов испытаний пользуются среднеарифметическими величинами замеров температур, давлений и концентраций.

1. Определение действительной массовой производительности установки по жидкому азоту А_ж, кг/ч начинается со взвешивания сосуда Дьюара с жидким азотом, полученным за время испытания установки. После этого производится пересчет полученного количества на один час работы установки. Если слив жидкого N₂производится в сосуды Дьюара малой емкости (1–2 л), то контрольное время, в течение которого производится слив этого  азота, принимается  по  указанию преподавателя, руководителя  лабо-

раторной работы. Полученное значение массовой производительности установки будет несколько ниже действительной величины, так как не учитываются потери на испарение при сливе жидкого азота из колонны. Для уменьшения этих потерь слив необходимо производить в предварительно охлажденный сосуд Дьюара.

2. Объемный расход перерабатываемого воздуха V и отбросного кислорода V_к, м³/ч, определяются с помощью газовых счетчиков, установленных на линиях входа воздуха в установку и выхода отбросного кислорода из установки. Полученные за время испытания значения затем пересчитываются для нормальных условий и определяются численные значения по уравнениям (1) и (2), исходя из часовой работы установки.

Объёмный расход перерабатываемого воздуха[1]

V = ,                                    (1)                                     

где – замеренный за время испытания объем перерабатываемого воздуха при условиях входа в счетчик, м³; t – время испытания, мин; Т_в – температура воздуха перед счетчиком, К[2]; р_бар – барометрическое давление, мм рт. ст.;  Dр_в – потери давления на линии перед счетчиком перерабатываемого воздуха, мм вд. ст.

 Объемный расход отбросного кислорода

V_к = ,                                       (2)

где  – замеренный за время испытания объем отбросного кислорода, м³; Т_к – температура отбросного кислорода перед счетчиком, К; Dр_к – избыточное давление отбросного кислорода перед счетчиком, мм вод. ст.

 3. Исходя из объемных расходов воздуха отбросного кислорода и полученного жидкого азота, составляется уравнение материального баланса установки

V =  + V_к + ,                                         (3)

где  – объемная производительность установки по жидкому азоту по данным испытания в пересчете на нормальные условия, м³/ч;  – потери жидкого азота на испарении при сливе.

Обычно величина , полученная при испытании установки, меньше действительной производительности установки по жидкому азоту, так как не представляется возможным измерить потери жидкого N₂ на испарение при сливе в сосуд Дьюара и потерю части газообразного азота при отводе с помощью эжектора неконденсирующихся газов с конденсаторной головки ГКМ. Величина этих потерь  рассчитывается из уравнения (3).

С целью проверки правильности выполненных расчетов и проведенных при испытании измерений расходов потоков V, V_к и  составляется уравнение материального баланса установки по нижекипящему компоненту

V у_в = ( + ) х_а + V_к у_к,                                   (4)

где у_в – молярная доля азота в воздухе, моль N₂ /моль; х_а – молярная доля азота в азоте, моль N₂ /моль; у_{к –} молярная доля азота в кислороде, моль N₂ /моль.

Принимается, что воздух является бинарной смесью О₂ – N₂, а содержащийся в воздухе Ar присоединяется к азоту.