Расчет вязкости газовой смеси и теплопередачи

Вязкость газовой смеси m_m (Па×с) вычисляли по методам Вильке (не учитывает влияние давления), Райхенберга, Джосси-Стила-Тодоса, Дина-Стила (все учитывают влияние давления). Результаты вычислений представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Результаты расчета вязкости газовой смеси

Температура, °С	Давление, атм	Вязкость смеси, Па×с, по методу
		Вильке	Райхенберга	Джосси-Стила-Тодоса	Дина и Стила
240	50	2,467×10-5	2,534×10-5	2,523×10-5	2,498×10-5
	60	2,467×10-5	2,544×10-5	2,531×10-5	2,505×10-5
	70	2,467×10-5	2,554×10-5	2,540×10-5	2,512×10-5
290	50	2,634×10-5	2,677×10-5	2,686×10-5	2,661×10-5
	60	2,634×10-5	2,685×10-5	2,693×10-5	2,668×10-5
	70	2,634×10-5	2,694×10-5	2,701×10-5	2,674×10-5

При расчете теплопередачи принимают следующие допущения [2]:

-  любая часть потока, поступающего в теплообменник, в одинаковой степени участвует в теплообмене с поверхностью

-  теплообменник работает в стационарном режиме

-  коэффициент теплопередачи (коэффициенты теплоотдачи)  постоянен по всей поверхности

-  потери теплоты в окружающую среду пренебрежимо малы

-  продольным тепловым потоком можно пренебречь

Кроме того, температура кипения воды постоянна по всей поверхности теплообмена

Экспериментальные данные показывают, что интенсивность тепловыделения растет при увеличении плотности теплового потока и давления, и практически не зависит от размеров и формы теплоотдающей поверхности. Эта зависимость характерна для любых жидкостей, смачивающих поверхность нагрева [59].

При предварительной оценке стоимости предприятия, планировке размещения оборудования и компоновке агрегата нет необходимости детально конструировать аппарат, а вполне достаточно провести приближенные расчеты с малыми затратами времени.

Значения коэффициента теплоотдачи (Вт/(м²×К)) [2]:

Конвективный теплообмен, газы:

0,1-0,2 МПа  -  80-125

1 МПа - 250-400

10 МПа – 500-800

частица – газ – стенка – 5-500 [1]

Кипение однокомпонентных веществ, вода:

0,5-10 МПа – 3000-10000

Для таблиц [2]:

v – удельный объем, м³/ кг

h – энтальпия, кДж/кг

s – энтропия, кДж/(кг×К)

u – внутренняя энергия, кДж/кг

1. Справочник по теплообменникам. Т.1./Пер. с англ. под ред. О.Г. Мартыненко. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 560 с.

1. Справочник по теплообменникам. Т.2./Пер. с англ. под ред. О.Г. Мартыненко. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 352 с.

6) синтез аммиака

                                               N₂ + 3Н₂  « 2NH₃, DН < 0                                                         (2.9)

            В схеме синтеза аммиака присутствуют стадии первичной и вторичной конденсации аммиака, для их математического описания наиболее пригодны уравнения Михельса [26,28].

В рассматриваемом нами процессе конденсация происходит в присутствии неконденсируе­мых компонентов, т.е. при неизотермических условиях. Согласно [57] при концентра­ции неконденсируе­мых компонентов более 80 % ( в нашем случае – 95 %) используется коэффициент теплоотдачи, рассчитанный для газового слоя, увеличен­ный умножением на отношение общей тепловой нагрузки к нагрузке, обеспечивающей фазовый переход:

                                                                                                                              (2.82)

Ректификацию метанола-сырца проводят в двух колоннах. На ОАО ''Череповецкий ''Азот'' имеется 10 ректификационных колонн, выведенных из эксплуатации после закрытия цеха этилбензола. Только часть из них (2-3 шт.) периодически эксплуатируются. Поэтому целесообразно рассмотреть вопрос об их применении для ректификации метанола-сырца, что значительно снизит капитальные затраты на установку ректификации.

Для вычисления интеграла в формуле (2.34) необходимо иметь уравнение зависимости мольного объема жидкости (или плотности жидкости) от температуры и давления. По рекомендациям [55] мы выбрали уравнение Чью-Праусница:

r = r_s×(1 + 9×Z_c×N×(Р - Р_нас)/Р_с)^1/9                             

где r_s – плотность насыщенной жидкости; Z_c и Р_с – критический коэффициент сжимаемости и критическое давление компонента; N – коэффициент, зависящий от температуры и фактора Питцера.

Итак, приняв П = 1, Ф = 1, Ф_s = 1 и рассчитав g, записывали уравнение (2.66) для метанола и воды. Полученную систему уравнений необходимо решать методом итераций.