Расчет и подбор оборудования для холодильной установки, предназначенной для охлаждения коксового газа

Министерство образования Российской Федерации

Архангельский Государственный Технический Университет

Факультет Промышленной Энергетики, ПЭ IV-2

Кафедра промышленной теплотехники

Алексей Геннадьевич

Курсовой проект

по курсу: “СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА

И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ”

Расчет и подбор оборудования для холодильной установки, предназначенной для охлаждения коксового газа

Пояснительная записка

0.162.03.КП.00.006.ПЗ

Руководитель проекта:                                                

Постановление комиссии от

Признать, что студент выполнил и защитил курсовой проект с оценкой

Архангельск

2003

Оглавление

стр.

Исходные данные                                                                                                                               3

1 Выбор схемы холодильной установки и расчет термодинамических циклов                           3

1.1 Выбор расчетного режима                                                                                               3

1.2 Составление функциональной схемы холодильной установки и расчет циклов              4

2 Подбор холодильного оборудования                                                                                            5

2.1 Подбор компрессоров                                                                                                 5

2.2 Подбор теплообменного оборудования                                                                         7

2.2.1 Подбор конденсатора                                                                                        7

2.2.2 Подбор технологического аппарата                                                           8

2.2.3 Подбор переохладителя                                                                               8

2.2.4 Подбор градирни                                                                                          8

2.3 Выбор вспомогательного оборудования                                                                        9

2.3.1 Выбор отделителя жидкости                                                                       9

2.3.2 Выбор маслоотделителя                                                                            10

2.3.3 Выбор промежуточного сосуда                                                                     10

2.3.4 Выбор ресиверов                                                                                        11

2.3.5 Выбор насосов                                                                                            11

2.3.6 Расчет трубопроводов                                                                                12

2.3.7 Выбор воздухоотделителя                                                                              12

2.3.8 Выбор фильтров                                                                                              12

3 Индивидуальное задание                                                                                                              13

Список литературы                                                                                                                          22

Исходные данные:

1.  Географический пункт                                        г. Донецк

2.  Назначение холодильной установки                 охлаждение коксового газа

3.  Температура кипения рабочего тела                 =-45 °C

4.  Холодопроизводительность                               =10000 кВт

5.  Вид системы охлаждения                                   с непосредственным испарением

6.  Вид системы водоснабжения                              оборотная

1 Выбор схемы холодильной установки и расчет термодинамических циклов

1.1 Выбор расчетного режима

При проектировании холодильной установки в качестве расчетного принимается наиболее напряженный для всего холодильного оборудования период года – летний.

Для принятого расчетного периода находим параметры атмосферного воздуха заданного района строительства в приложении 1 [4].

Расчетная летняя температура =26 ºС. Относительная влажность φ=42%.

По психрометрической таблице находим температуру мокрого термометра =17ºС.

Температура воды на входе в конденсатор  зависит от внешних условий и выше температуры по мокрому термометру  на (3¸4)ºС, примем:

=ºС.

Температура воды на выходе из конденсатора:

ºС=20+6=26ºС.

Температура конденсации при водяном охлаждении конденсаторов зависит от температуры и количества подаваемой воды:

ºС=26+4=30ºС.

В качестве хладагента выбираем аммиак, как относительно недорогой и подходящий по свойствам для проектируемой холодильной установки. Аммиак инертен к черным металлам, но разрушает медь и ее сплавы, кроме фосфорной бронзы, неограниченно растворяет воду. Недостаток – по вредности относится ко второй группе и горюч, взрывоопасен при концентрациях 16¸26,8 %.

По диаграмме [8] находим давления кипения и конденсации:

= -45°C, =0,58 ата;

=30ºС, =12 ата.

Отношение давлений конденсации и кипения хладагента:

.

Данное отношение давлений превышает 7¸9, поэтому выбираем схему двухступенчатой холодильной машины.

Промежуточное давление составит:

 ата.

Отношение давлений по ступеням:

.

1.2 Составление функциональной схемы холодильной установки и расчет циклов

Функциональная схема холодильной установки представлена на рисунке 1.1, термодинамические циклы холодильной машины в T-S и lgP-i диаграммах – на рисунке 1.2. По T-S диаграмме находим необходимые для расчета параметры рабочего тела в характерных (рабочих) точках процесса и сводим их в таблицу 1.1.

Параметры рабочих точек находим с учетом соотношений:

;          ;

;            ;

 ата;

 ата;

 ата;

°С= -45+5= -40 °С;

;

°С=20+5=25 °С;

°С=2+3=5 °С.

Рисунок 1.1 Функциональная схема холодильной установки

Рисунок 1.2 Термодинамические циклы холодильной машины

Таблица 1.1 Параметры рабочих точек

№ рабочей точки	, °C	, ата	, м3/кг	, ккал/кг	, ккал/(К×кг)
1	-40	0,58	2,0	388	2,28	¾
2	100	4,55	¾	457	2,28	¾
3	2	4,55	0,27	402	2,10	1
4	70	12,00	¾	435	2,10	¾
5	30	12,00	¾	133	1,12	0
6	25	12,00	¾	127	¾	0
7	2	4,55	¾	127	¾	0,08
8	2	4,55	¾	98	¾	0
9	5	12	¾	106	¾	0
10	-45	0,58	¾	106	¾	0,16

2 Подбор холодильного оборудования

2.1 Подбор компрессоров

Удельная массовая холодопроизводительность:

ккал/кг.

Количество хладагента, проходящего через СНД:

 кг/с.

Количество хладагента, выкипающего в промежуточном сосуде за счет сбива перегрева пара, идущего из СНД:

 кг/с.

Количество хладагента, проходящего через СВД:

 кг/с.

Объем пара, проходящего через СНД:

м³/с.

Объем пара, проходящего через СВД:

м³/с.

Коэффициент подачи для СВД

, где        - относительная величина вредного пространства, для крупных компрессоров с=2%;

 - коэффициент дросселирования, учитывает уменьшение объема всасывания за счет дросселирования пара во всасывающем клапане, принимаем =0,96;

 - коэффициент плотности, учитывает объем всасывания за счет перетечки пара со стороны высокого давления на сторону низкого давления, принимаем =0,98.

.

Коэффициент подачи для СНД

.

Требуемая теоретическая объемная производительность компрессоров СВД и СНД:

кг/с.

кг/с.

Теоретическая мощность компрессоров СВД и СНД:

кВт.

 кВт.

Принимаем к установке для СНД 2 турбокомпрессора АЦ3,1-7-1 (АТКА-735) с усредненной холодильной мощностью 5000 кВт. Мощность электродвигателя 1660 кВт. Расход воды м³/с. Габаритные размеры 6400´4500´6100 мм. Диаметр всасывающего патрубка 300 мм, нагнетательного – 200 мм.

Для СВД – 5 крейцкопфных оппозитных компрессоров А1200-7-2 (А01200П) с теоретической объемной подачей 0,88 м³/с. Мощность электродвигателя 630 кВт. Расход воды м³/с. Габаритные размеры 5000´5700´1700 мм. Диаметр всасывающего патрубка 200 мм, нагнетательного – 150 мм.

Индикаторный КПД:

Для СНД принимаем .

Для СВД индикаторный КПД определяется по формуле:

, где        - параметр, для горизонтальных компрессоров =0,002.

.

Индикаторная мощность СВД и СНД:

кВт.

кВт.

Механический КПД:

Для СНД принимаем .

Для СВД принимаем .

Эффективная мощность:

кВт.

кВт.

2.2 Подбор теплообменного оборудования

2.2.1 Подбор конденсатора

Тепловая нагрузка на конденсатор:

 кВт.

По приложению 4 [2] принимаем плотность теплового потока для горизонтального кожухотрубного конденсатора:  кВт/м².

Тогда расчетная поверхность теплообмена составит:

 м².

По приложению 7 [2] принимаем 5 конденсаторов марки КТГ-500. Характеристика конденсатора КТГ-500 сведены в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 Техническая характеристика конденсатора КТГ-500

Площадь тепло-переда-ющей поверх-ности, м2	Скорость воды в трубах, м/с	Типо-размер труб, мм	Габаритные размеры, мм			Число труб	Число ходов	Объем межтрубного пространства, м3	Диаметр патрубка, мм
			Длина	Ширина	Высота				Вход пара	Выход жид-кости	Вход-выход воды
556,0	2,0-3,0	38´3	7190	2632	3230	797	8	6,5	200	150	300

Действительная плотность теплового потока:

 кВт/м².

Расхождение по плотности теплового потока: <10%.

2.2.2 Подбор технологического аппарата

По приложению 9 [2] принимаем плотность теплового потока для технологического аппарата:  кВт/м².

Тогда расчетная поверхность теплообмена составит:

 м².

2.2.3 Подбор переохладителя

Тепловая нагрузка на переохладитель:

 кВт.

По [2] принимаем плотность теплового потока для переохладителя: