Технологический расчет криогенной воздухоразделительной установки А-8-1М
Реконструкция и разработка установки разделения воздуха А-8-1М: замена работающего оборудования новым, повышение надежности и восстановление ресурсов работы установки - краткое описание схемы. Режим работы установки, которая производит газообразный азот.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 01.11.2010 |
Размер файла | 887,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
9.2.1 Исходные данные для расчета электроподогревателя
Количество отбросной фракции, м3/ч А = 1344,54
Массовый расход отбросной фракции, кг/с Ms = 0,336
Температура отбросной фракции на входе в аппарат, 0С = 10
Температура отбросной фракции на выходе из аппарата, 0С = 350
Температура ТЭНов в месте крепления, 0С = 20
Максимально допустимая температура ТЭНов, 0С = 600
Давление отбросной фракции на входе в аппарат, МПа = 0,12
Мощность одного ТЭНа, Вт n = 2500
9.2.1.1Конструктивные размеры аппарата, м:
наружный диаметр ТЭНа dТН = 0,013
количество ТЭНов в аппарате nТ = 48
длина шпильки LШ = 0,09
шаг размещения центральных перегородок Lbc = 0,190
длина входного участка Lbi = 0,190
длина выходного участка Lbo = 0,190
полная длина ТЭНа LТЭНа = 0,958
внутренний диаметр кожуха Ds = 0,5
зазор между внутренним диаметром кожуха и диаметром перегородки Lsb =0,0015
диаметральный зазор между ТЭНами и отверстиями в перегородках Ltb = 0,0005
высота свободного сегмента перегородки Lbch = 0,075
наружный диаметр пучка ТЭНов Dotl = 0,497
диаметр окружности, проходящей через центры периферийного ряда
ТЭНов Dctl = 0,484
диаметральный шаг пучка ТЭНов Ltp = 0,044
шаг треугольного пучка ТЭНов Lрp = 0,038
относительная высота свободного сегмента перегородки, % Вc = 15,00
число уплотняющих полос (пар) на одной перегородке Nss = 0
площадь сегментной перегородки, м2 = 0,17788
площадь днища, м2 = 0,19635
9.2.2 Расчет основных параметров межтрубного потока
Принимаем, что каждый ТЭН не является единой U - образной трубкой, а состоит из двух прямых трубок.
Тогда расчётное количество ТЭНов в аппарате nРТ = 96 шт., полная длина каждого ТЭНа lТ = 0,958 м, длина рабочей части каждого ТЭНа lТРЧ = 0,95 м.
9.2.2.1 Расчеты вспомогательных геометрических параметров
9.2.2.1.1 Площадь проходного сечения, Sm
,
Где Lbb - разность между внутренним диаметром кожуха и наружным диаметром пучка труб
,
0,003;
0,484;
Ltp,eff = Ltp = 0,038 - для треугольных пучков труб
0,03819.
9.2.2.1.2 Расчет окон сегментных перегородок
?ds - угол между точками пересечения хорды сегментной перегородки с окружностью диаметром Ds,
?ds = 91,15 град.
?ctl - угол между точками пересечения хорды сегментной перегородки с окружностью диаметром Dctl, проходящей через центры наружного ряда труб,
?ctl = 87,37 град.
9.2.2.1.3 Расчет проходного сечения потока в окне перегородки
9.2.2.1.3.1 Расчет площади свободного сегмента, Swg
Swg = 0,01847 м2.
9.2.2.1.3.2 Расчет доли труб в окне перегородок, Fw
Fw = 0,08371.
9.2.2.1.3.3 Расчет доли труб, обтекаемых поперечным потоком в сечении пучка между кромками перегородок, Fc
Fc = 0,8326.
9.2.2.1.3.4 Расчет части площади окна перегородки, занятой трубами, Swt
Swt = 0,001067 м2.
9.2.2.1.3.5 Расчет числа труб в окне перегородки, Ntw
Ntw = 8,0362.
9.2.2.1.3.6 Расчет площади проходного сечения потока через окно перегородки, Sw
Sw = 0,017402 м2.
9.2.2.1.4 Расчет эффективного числа рядов труб, омываемых поперечным потоком
9.2.2.1.4.1 Расчет эффективного числа рядов труб, омываемых поперечным потоком, Ntcc
Ntcc = 9,1854.
9.2.2.1.4.2 Расчет эффективного число рядов труб, омываемых поперечным потоком в окне перегородки, Ntcw
Ntcw = 1,4067.
9.2.2.1.5 Расчет числа перегородок, Nb
Где Lti = 0,958 м - сумма шагов размещения перегородок,
Nb = 4,04210.
9.2.2.1.6 Расчет параметров байпасного потока между пучком труб и кожухом
9.2.2.1.6.1 Расчет площади проходного сечения байпасного потока между пучком труб и внутренней поверхностью кожуха на длине, равной расстоянию между перегородками, Sb
,
Где Lpl - величина для учета байпасного потока через проходы между трубами в пучках, где
,
Где Lp - действительная ширина прохода между трубами, которая для треугольной разбивки труб принимается
Lpl = 0,0065 м.
Sb = 0,001805 м2.
9.2.2.1.6.2 Расчет отношения площади проходного сечения байпасного потока к общей площади проходного сечения, Fsb p
Fsb p = 0,047264.
9.2.2.1.7 Расчет площади проходного сечения протечек между кожухом и перегородкой, Ssb
Ssb = 0,000879823 м2.
9.2.2.1.8 Расчет проходного сечения протечек газа между отверстиями в перегородках и трубами
9.2.2.1.8.1 Расчет площади проходного сечения протечек газа между отверстиями в перегородках и трубами, Stb
Stb = 0,0009154 м2.
9.2.2.1.9 Расчет поправочного коэффициента Jc
Jc - поправочный коэффициент, используемый для учета влияния потока через окна перегородок на параметр теплоотдачи J, который рассчитывается по поперечному потоку
Jc = 1,15.
9.2.2.1.10 Расчет поправочного коэффициента Jl
Jl - поправочный коэффициент, используемый для учета влияния протечек через перегородку на теплоотдачу, для расчета которого существуют определяющие параметры
rlm = 0,047;
rs = 0,49;
,
р = 0,576486;
Jl = 0,9237942.
9.2.2.1.11 Расчет поправочного коэффициента Jb
Jb - поправочный коэффициент, используемый для учета байпасных потоков, для расчета которого существует поправочный параметр
rss = 0;
,
cbh = 1,35 при Re 100;
cbh = 1,25 при Re 100;
Jb = 0,942631731.
9.2.2.1.12 Расчет поправочного коэффициента Js
Js - поправочный коэффициент, используемый для учета влияния на теплоотдачу шага размещения перегородок на выходных (входных) участках
,
1;
n = 0,333 при Re 100;
n = 0,6 при Re 100;
Js = 1.
9.2.2.2 Расчет коэффициента теплоотдачи
9.2.2.2.1 Расчет коэффициента теплоотдачи на идеальных пучках труб
9.2.2.2.1.1 Расчет среднеарифметической температуры потока, по которой рассчитываются теплофизические свойства межтрубного потока
9.2.2.2.1.2 Теплофизические свойства потока при ТФСР и Р = 0,12 МПа
Ср = 1050 - изобарная теплоемкость отбросной фракции, Дж/(кг·К);
?Ф = 2413 * 10-8 - динамическая вязкость отбросной фракции, Н·с/м2;
?Ф = 349 * 10-4 - теплопроводность отбросной фракции, Вт/(м·К);
?Ф = 0,9 - плотность отбросной фракции, кг/м3.
9.2.2.2.1.3 Расчет массовой скорости потока, кг/(м2*с)
ms = 8,80164.
9.2.2.2.1.4 Расчет числа Рейнольдса потока
Re = 4741,87.
9.2.2.2.1.5 Расчет числа Прандтля потока
Pr = 0,726.
9.2.2.2.1.6 Расчет коэффициента теплоотдачи для идеального пучка труб
,
Фs - температурный фактор, определяемый как отношение вязкости при температуре потока к вязкости при температуре на поверхности теплообмена.
Для газов :
(Фs)r = 1 - при охлаждении;
(Фs)r = - при нагреве;
(Фs)r =
(Фs)r = 0,988488;
,
а1 = 0,321, а2 = - 0,388, а3 = 1,450, а4 = 0,519 - поправочные коэффициенты, справедливые для чисел Рейнольдса, лежащих в диапазоне от 1 000 до 10 000;
а = 0,11767;
ji = 0,0011693;
?i = 132,3 Вт/(м2*К).
9.2.2.2.1.7 Расчет среднего коэффициента теплоотдачи к потоку отбросной фракции
,
Jtot = 1;
?Ф = 123,3 Вт/(м2*К).
9.2.2.2.1.8 Определение суммарной поверхности теплообмена
В процессе теплообмена принимают участие как поверхности рабочей части всех ТЭНов, так и обе поверхности каждой из сегментных перегородок и поверхность нижнего днища
Суммарная поверхность теплообмена равна сумме поверхностей всех ТЭНов плюс сумма 8-ми поверхностей сегментных перегородок плюс поверхность одного днища.
Поверхность сегментной перегородки = 0,177881.
Поверхность днища = 0,19635.
Длина рабочей части ТЭНа lТРЧ = 0,95 м.
Суммарная поверхность ТЭНов будет равна:
3,72 м2.
Суммарная поверхность теплообмена будет равна:
5,34 м2.
9.2.2.2.1.9 Определение средней температуры поверхности ТЭНов
Поверхность теплообмена вычисляется по формуле:
,
120000 Вт - суммарная мощность ТЭНов;
?Ф = 132,3 Вт/(м2·К) - средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной фракции;
разность температур между средней температурой ТЭНов и средней температурой отбросной фракции , К;
,
Где средняя температура отбросной фракции.
Находим среднюю температуру поверхности ТЭНов по формуле
622,64 К - средняя температура поверхности ТЭНов.
9.2.2.2.1.10 Определение начального электрического сопротивления R0 каждого ТЭНа
Для определения электрического сопротивления ТЭНа RСР при средней температуре его поверхности находим силу тока J исходя из условий:
N = 2500 Вт - мощность каждого ТЭНа;
U = 380 В - напряжение;
J = 6,58 А - сила тока.
Электрическое сопротивление ТЭНа RСР при средней температуре его поверхности находим по формуле:
57,74 Ом - электрическое сопротивление каждого ТЭНа при средней температуре его поверхности.
,
Где 0,0004 0С-1 - температурный коэффициент сопротивления нихрома;
622,64 К = 349,64 0С - средняя температура поверхности ТЭНов.
Начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа R0 находим по формуле:
50,67 Ом - начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа.
9.2.2.2.1.11 Методика проведения поверочного расчета для каждого из участков аппарата
Для определения средней температуры поверхности ТЭНов на каждом участке решается система трех уравнений
;
количество тепла, выделяемое ТЭНами на i-том участке, кВт;
тепловая нагрузка аппарата на i-том участке, кВт;
количество тепла для нагрева отбросной фракции на i-том участке, кВт;
J = 6,58 А - сила тока;
50,67 Ом - начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;
0,0004 0С-1 - температурный коэффициент сопротивления нихрома;
nТ = 48 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;
lТРЧ = 0,95 м - полная длина рабочей части каждого ТЭНа;
?Ф = 132,3 Вт/(м2·К) - средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной фракции;
0,3361 кг/с - массовый расход отбросной фракции;
СР Ф = 1050 Дж/(кг·К) - изобарная теплоемкость отбросной фракции;
li - полная длина каждого ТЭНа на i-том участке;
средняя температура поверхности ТЭНов на i-том участке, 0С;
температура фракции на выходе из i-того участка, 0С;
температура фракции на входе в i-тый участок, 0С;
поверхность теплообмена i-того участка;
9.2.2.2.1.12 Определение средней температуры ТЭНов на 1-м участке
9.2.2.2.1.12.1 Исходные данные для расчета
J = 6,58 А - сила тока;
50,67 Ом - начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;
0,0004 0С-1 - температурный коэффициент сопротивления нихрома;
nТ = 48 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;
lТРЧ = 0,95 м - полная длина рабочей части каждого ТЭНа;
?Ф = 132,3 Вт/(м2*К) - средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной фракции;
0,3361 кг/с - массовый расход отбросной фракции;
СР Ф = 1050 Дж/(кг*К) - изобарная теплоемкость отбросной фракции;
l1 = 0,2 м - полная длина каждого ТЭНа на 1-ом участке, равная двойной длине первого участка за вычетом двойной длины шпильки;
10 0С - температура отбросной фракции на входе в 1-ый участок;
0,92 м2 - поверхность теплообмена 1-го участка, равная сумме поверхности ТЭНов данного участка и одной поверхности сегментной перегородки.
9.2.2.2.1.12.2 Искомые величины
средняя температура поверхности ТЭНов на 1-ом участке, 0С;
температура отбросной фракции на выходе из 1-го участка, 0С;
количество тепла, кВт.
9.2.2.2.1.12.3 Полученные результаты
230,87 0С - средняя температура поверхности ТЭНов на 1-ом участке;
75,17 0С - температура отбросной фракции на выходе из 1-го участка;
23 кВт - количество тепла.
9.2.2.2.1.13 Определение средней температуры ТЭНов на 2-м участке
9.2.2.2.1.13.1 Исходные данные для расчета
J = 6,58 А - сила тока;
50,67 Ом - начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;
0,0004 0С-1 - температурный коэффициент сопротивления нихрома;
nТ = 48 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;
lТРЧ = 0,95 м - полная длина рабочей части каждого ТЭНа;
?Ф = 132,3 Вт/(м2*К) - средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной фракции;
0,3361 кг/с - массовый расход отбросной фракции;
СР Ф = 1050 Дж/(кг*К) - изобарная теплоемкость отбросной фракции;
L2 = 0,38 м - полная длина каждого ТЭНа на 2-ом участке, равная двойной длине второго участка;
75,17 0С - температура отбросной фракции на входе во 2-ой участок;
1,10 м2 - поверхность теплообмена 2-го участка, равная сумме поверхности ТЭНов данного участка и двух поверхностей сегментной перегородки.
9.2.2.2.1.13.2 Искомые величины
средняя температура поверхности ТЭНов на 2-ом участке, 0С;
температура отбросной фракции на выходе из 2-го участка, 0С;
количество тепла, кВт.
9.2.2.2.1.13.3 Полученные результаты
268,21 0С - средняя температура поверхности ТЭНов на 2-ом участке;
141,22 0С - температура отбросной фракции на выходе из 2-го участка;
23,31 кВт - количество тепла.
9.2.2.2.1.14 Определение средней температуры ТЭНов на 3-м участке
9.2.2.2.1.14.1 Исходные данные для расчета
J = 6,58 А - сила тока;
50,67 Ом - начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;
0,0004 0С-1 - температурный коэффициент сопротивления нихрома;
nТ = 48 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;
lТРЧ = 0,95 м - полная длина рабочей части каждого ТЭНа;
?Ф = 132,3 Вт/(м2*К) - средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной фракции;
0,3361 кг/с - массовый расход отбросной фракции;
СР Ф = 1050 Дж/(кг*К) - изобарная теплоемкость отбросной фракции;
L3 = 0,38 м - полная длина каждого ТЭНа на 3-ом участке, равная двойной длине третьего участка;
141,22 0С - температура отбросной фракции на входе в 3-ой участок;
1,10 м2 - поверхность теплообмена 3-го участка, равная сумме поверхности ТЭНов данного участка и двух поверхностей сегментной перегородки.
9.2.2.2.1.14.2 Искомые величины
средняя температура поверхности ТЭНов на 3-ем участке, 0С;
температура отбросной фракции на выходе из 3-го участка, 0С;
количество тепла, кВт.
9.2.2.2.1.14.3 Полученные результаты
339,22 0С - средняя температура поверхности ТЭНов на 3-ем участке;
208,97 0С - температура отбросной фракции на выходе из 3-го участка;
23,91 кВт - количество тепла.
9.2.2.2.1.15 Определение средней температуры ТЭНов на 4-м участке
9.2.2.2.1.15.1 Исходные данные для расчета
J = 6,58 А - сила тока;
50,67 Ом - начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;
0,0004 0С-1 - температурный коэффициент сопротивления нихрома;
nТ = 48 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;
lТРЧ = 0,95 м - полная длина рабочей части каждого ТЭНа;
?Ф = 132,3 Вт/(м2*К) - средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной фракции;
0,3361 кг/с - массовый расход отбросной фракции;
СР Ф = 1050 Дж/(кг*К) - изобарная теплоемкость отбросной фракции;
L4 = 0,38 м - полная длина каждого ТЭНа на 4-ом участке, равная двойной длине четвертого участка;
208,97 0С - температура отбросной фракции на входе в 4-ой участок;
1,10 м2 - поверхность теплообмена 4-го участка, равная сумме поверхности ТЭНов данного участка и двух поверхностей сегментной перегородки.
9.2.2.2.1.15.2 Искомые величины
средняя температура поверхности ТЭНов на 4-ом участке, 0С;
температура отбросной фракции на выходе из 4-го участка, 0С;
количество тепла, кВт.
9.2.2.2.1.14.3 Полученные результаты
412,05 0С - средняя температура поверхности ТЭНов на 4-ом участке;
278,46 0С - температура отбросной фракции на выходе из 4-го участка;
24,53 кВт - количество тепла.
9.2.2.2.1.16 Определение средней температуры ТЭНов на 5-м участке
9.2.2.2.1.16.1 Исходные данные для расчета
J = 6,58 А - сила тока;
50,67 Ом - начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;
0,0004 0С-1 - температурный коэффициент сопротивления нихрома;
nТ = 48 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;
lТРЧ = 0,95 м - полная длина рабочей части каждого ТЭНа;
?Ф = 132,3 Вт/(м2*К) - средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной фракции;
0,3361 кг/с - массовый расход отбросной фракции;
СР Ф = 1050 Дж/(кг*К) - изобарная теплоемкость отбросной фракции;
L5 = 0,38 м - полная длина каждого ТЭНа на 5-ом участке, равная двойной длине пятого участка;
278,46 0С - температура отбросной фракции на входе в 5-ый участок;
1,10 м2 - поверхность теплообмена 5-го участка, равная сумме поверхности ТЭНов данного участка и двух поверхностей сегментной перегородки.
9.2.2.2.1.16.2 Искомые величины
средняя температура поверхности ТЭНов на 5-ом участке, 0С;
температура отбросной фракции на выходе из 5-го участка, 0С;
количество тепла, кВт.
9.2.2.2.1.16.3 Полученные результаты
486,75 0С - средняя температура поверхности ТЭНов на 5-ом участке;
349,74 0С - температура отбросной фракции на выходе из 5-го участка;
25,15 кВт - количество тепла.
9.2.2.2.1.17 Полученные результаты
Максимальная средняя температура поверхности ТЭНов 486,75 0С, что не превышает максимально допустимую температуру поверхности ТЭНов.
Температура отбросной фракции на выходе из аппарата, полученная в результате расчета, 349,74 0С. Погрешность расчета составляет - 0,076 %, что находится в допустимой зоне ± 5 %.
Суммарное количество тепла, полученное в результате расчета, 119,91 кВт. Погрешность расчета составляет - 0,078 %, что находится в допустимой зоне ± 5 %.
9.2.3 Расчет гидравлических потерь
9.2.3.1 Расчет поправочных коэффициентов гидравлических потерь
9.2.3.1.1 Расчет поправочного коэффициента, учитывающего влияние протечек на потери давления Rl
,
Где rlm = 0,047, rs = 0,49, p = 0,576486 - см. п. 9.2.2.1.10;
Rl = 0,71171.
9.2.3.1.2 Расчет поправочного коэффициента, учитывающего байпасные потоки Rb
,
Где cbр = 4,5 при Re 100;
cbр = 3,7 при Re 100;
Fsb p = 0,047264 - см. п. 9.2.2.1.6.2;
rss = 0,0 - см. п. 9.2.2.1.11;
Rb = 0,839561.
9.2.3.1.3 Расчет поправочного коэффициента, учитывающего влияние размещения перегородок на входе (выходе) на потери давления Rs
n = 1 при Re 100;
n = 0,2 при Re 100;
Rs = 2.
9.2.3.2 Расчет гидравлических потерь
9.2.3.2.1 Расчет гидравлических потерь в поперечном потоке ?Pc
,
,
,
b1 = 0,486, b2 = - 0,152, b3 = 7,0, b4 = 0,500 - поправочные коэффициенты, справедливые для чисел Рейнольдса, лежащих в диапазоне от 1000 до 10 000;
b = 0,6578595;
fi = 0,1145676;
?Pbi = 0,181585;
?Pс = 0,330072 кПа.
9.2.3.2.2 Расчет гидравлических потерь в окнах перегородок ?Pw
,
mw = 13,04 кг/(м2*с).
?Pw = 0,772761 кПа.
9.2.3.2.3 Расчет гидравлических потерь в концевых зазорах ( до первой и за последней перегородками ) ?Pl
?Pl = 0,351597 кПа.
9.2.3.2.4 Расчет общих гидравлических потерь в межтрубном пространстве ?Ps
?Ps = 1,45 кПа = 0,00145 МПа.
10. Подбор арматуры
10.1 Расчет регулирующих устройств
Пропускная способность регулирующих устройств рассчитывается по формуле
G = B * KV * ,
KV - условная пропускная способность, т/ч;
В - коэффициент, зависящий от состояния среды и учитывающий ее расширение;
?P = P1 - P2 - перепад давления на устройстве;
P1, P2 - абсолютные давления до и после устройства, кгс/см2
10.1.1 Регулирующее устройство ВР1 на потоке кубовой жидкости в конденсатор-испаритель
Устройство должно пропустить Gr = 0,65297 кмоль/кмоль кубовой жидкости с составом 32,084 % 02, 1,42 % Ar, 66,496 % N2.
Молекулярная масса смеси :
?ж = х1 * ?02 + х3 * ?N2 + х2 * ?Ar
?ж = 0,32084 * 32 + 0,0142 * 40 + 0,66496 * 28
?ж = 29,454 кг / кмоль,
а1 = =
а1 = 0,34857,
а2 = =
а2 = 0,01928,
а3 = =
а3 = 0,63213,
?ж =
?ж =
?ж = 777,33 кг / м3.
Массовый расход кубовой жидкости :
Gr = 0,65297 * 25 500 *
Gr = 20434,6 кг/ч = 20,4346 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 8,158 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 4,079 кгс/см2.
?P = 8,158 - 4,079
?P = 4,079 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV = ,
где
В = 1 - так как перед клапаном жидкость,
KV =
KV = 11,476 т/ч.
При работе регулирующего устройства на непереохлажденной жидкости полученное значение его пропускной способности должно быть увеличено в 5 раз, т. е.
KV = 57,38 т/ч,
Выбираем клапан АДБ - 31 - 100/10 ( 2082 364 282 3409 014 ) Ду100 Рр10 - KV = 100 т/ч.
Клапан будет открыт на 57,38 %.
Выбранный клапан будет работать в зоне регулирования.
10.1.2 Регулирующее устройство ВР2 на потоке жидкого азота в пароотделитель
Устройство должно пропустить GN = 0,02154 кмоль/кмоль чистой азотной флегмы с составом 99,9998 % N2.
Молекулярная масса азотной флегмы ?N = 28 кг / кмоль.
Плотность азотной флегмы ?N = 686,99 кг / м3.
Массовый расход азотной флегмы :
GN = 0,02154 * 25 500 *
GN = 640,815 кг/ч = 0,640815 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 8,056 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 3,263 кгс/см2.
?P = 8,056 - 3,263
?P = 4,793 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV = ,
Где В = 1 - так как перед клапаном жидкость,
KV =
KV = 0,353 т/ч.
При работе регулирующего устройства на непереохлажденной жидкости полученное значение его пропускной способности должно быть увеличено в 5 раз, т. е.
KV = 1,765 т/ч,
Выбираем клапан 2082 364 282 3210 003 Ду25 Рр 16 - KV = 2,5 т/ч.
Возможно применение клапана КК7219. 00.000 Ду25 Ру 16 - KV = 2,5 т/ч.
Клапан будет открыт на 70,60 %.
Выбранный клапан будет работать в зоне регулирования.
10.1.3 Регулирующее устройство ВР3 на потоке азота жидкого потребителю
Устройство должно пропустить GАж = 0,01855 кмоль/кмоль продукционного жидкого азота с составом 99,9998 % N2.
Молекулярная масса жидкого азота ?Аж = 28 кг / кмоль.
Плотность жидкого азота??Аж = 750,59 кг / м3.
Массовый расход жидкого азота :
GАж = 0,01855 * 25 500 *
GАж = 551,86 кг/ч = 0,55186 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 3,263 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 3,059 кгс/см2.
?P = 3,263 - 3,059
?P = 0,204 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV = ,
где
В = 1 - так как перед клапаном жидкость,
KV =
KV = 1,41 т/ч.
При работе регулирующего устройства на непереохлажденной жидкости полученное значение его пропускной способности должно быть увеличено в 5 раз, т. е.
KV = 7,05 т/ч,
Выбираем клапан 2082 364 282 3210 032 Ду25 Рр16 - KV = 10 т/ч.
Возможно применение клапана КК7219. 00.000-03 Ду25 Ру 16 - KV = 10 т/ч.
Клапан будет открыт на 70,50 %.
Выбранный клапан будет работать в зоне регулирования.
10.1.4 Регулирующее устройство ВР4 на потоке азота газообразного из пароотделителя
Устройство должен пропустить G= 0,002991 кмоль/кмоль газообразного азота с составом 99,9998 % N2.
Молекулярная масса газообразного азота ?= 28 кг / кмоль.
Плотность газообразного азота??= 13,479 кг / м3.
Массовый расход газообразного азота :
G= 0,002991 * 25 500 *
G= 88,982 кг/ч = 0,088982 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 3,263 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 1,377 кгс/см2.
?P = 3,263 - 1,377
?P = 1,886 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV = ,
где
В = 0,73,
KV =
KV = 0,765 т/ч.
Выбираем клапан КК7219. 00.000-07 Ду25 Ру 16 - KV = 1,2 т/ч.
Клапан будет открыт на 63,75 %.
Выбранный клапан будет работать в зоне регулирования.
10.1.5 Пусковое регулирующее устройство ВР5
Устройство должно пропустить такое количество воздуха, которое во время пуска может пропустить турбодетандер GВ = 0,430638 кмоль/кмоль воздуха.
Молекулярная масса воздуха ?В = 28,96 кг / кмоль.
Плотность воздуха??В = 9,883 кг / м3 - при Р = 0,4 МПа и Т = 283 К.
Массовый расход проходящего через устройство воздуха :
GВ = 0,430638 * 25 500 *
GВ = 13250,7 кг/ч = 13,2507 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 8,056 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 4,079 кгс/см2.
?P = 8,056 - 4,079
?P = 3,977 кгс/см2,
В = 0,729.
Потребная пропускная способность устройства :
KV =
KV = 92,26 т/ч.
Выбираем клапан АДБ - 31 - 100/10 ( 2082 364 282 3409 027 ) Ду100 Рр10 - KV = 160 т/ч.
Клапан будет открыт на 57,66 %.
Выбранный клапан будет работать в зоне регулирования.
10.1.6 Регулирующее устройство ВР6 на байпасе турбодетандера
Устройство должно пропустить 20 % отбросной фракции, поступающей на расширение в турбодетандер. GБ = 0,12959 кмоль/кмоль отбросной фракции с составом 31,89 % 02 и 68,11 % N2.
Молекулярная масса смеси :
?Б = y1 * ?02 + y3 * ?N2
?Б = 0,3189 * 32 + 0,6811 * 28
?Б = 29,276 кг / кмоль,
Плотность смеси :
?Б = y1 * ?02 + y3 * ?N2
?Б = 0,3189 * 11,852 + 0,6811 * 11,737
?Б = 11,774 кг / м3.
Массовый расход отбросной фракции :
GБ = 0,12959 * 25 500 *
GБ = 4031 кг/ч = 4,031 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 3,977 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 1,377 кгс/см2.
?P = 3,977 - 1,377
?P = 2,6 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV = ,
Где В = 0,666,
KV =
KV = 34,6 т/ч.
Выбираем клапан АДБ - 31 - 100/10 ( 2082 364 282 3409 001 ) Ду100 Рр10 - KV = 63 т/ч.
Возможно применение клапана КК7325.000 Ду100 Ру 10 - KV = 63 т/ч.
Клапан будет открыт на 54,92 %.
Выбранный клапан будет работать в зоне регулирования.
10.1.7 Регулирующее устройство ВР7 на байпасе нижней части основного теплообменника
Устройство должно пропустить 15 % отбросной фракции, поступающей в нижнюю часть основного теплообменника. GБ = 0,0972 кмоль/кмоль отбросной фракции с составом 31,89 % 02 и 68,11 % N2.
Массовый расход отбросной фракции :
GБ = 0,0972 * 25 500 *
GБ = 3023,5 кг/ч = 3,0235 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 4,079 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 3,977 кгс/см2.
?P = 4,079 - 3,977, ?P = 0,102 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV = ,
Где В = 0,989,
KV =
KV = 74,6 т/ч.
Выбираем клапан АДБ - 31 - 100/10 ( 2082 364 282 3409 027 ) Ду100 Рр10 - KV = 160 т/ч.
Клапан будет открыт на 46,63 %.
Выбранный клапан будет работать в зоне регулирования.
10.1.8 Регулирующее устройство ВР8 на потоке фракции безопасности
Устройство должно пропустить GФб = 0,005 кмоль/кмоль фракции безопасности с составом 56,81 % 02, 1,42 % Ar, 41,77 % N2.
Молекулярная масса смеси :
?Фб = y1 * ?02 + y2 * ?Ar + y3 * ?N2
?Фб = 0,5681*32 + 0,0142*40 + 0,4177 * 28
?Фб = 30,443 кг / кмоль,
Плотность смеси :
?Фб = y1 * ?02 + y2 * ?Ar + y3 * ?N2
?Фб = 0,5681*4,804 + 0,0142*6,062 + 0,4177*4,43
?Фб = 4,665 кг / м3.
Массовый расход фракции безопасности :
GФб = 0,005 * 25 500 *
GФб = 161,73 кг/ч = 0,16173 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 3,569 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 1,0197 кгс/см2.
?P = 3,569 - 1,0197
?P = 2,5493 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV = ,
где
В = 0,647,
KV =
KV = 2,292 т/ч.
Выбираем клапан 25с30нж(НО) или 25с32нж(НЗ) Ду15 - KV = 4 т/ч.
Клапан будет открыт на 57,3 %.
Выбранный клапан будет работать в зоне регулирования.
10.1.9 Регулирующее устройство ВР9 на потоке отбросной фракции в теплообменник
Устройство должно пропустить GА = 0,047 кмоль/кмоль отбросной фракции с составом 31,89 % 02 и 68,11 % N2.
Молекулярная масса смеси :
?А = y1 * ?02 + y3 * ?N2
?А = 0,3189 * 32 + 0,6811 * 28
?А = 29,276 кг / кмоль,
Плотность смеси :
?А = y1 * ?02 + y3 * ?N2
?А = 0,3189 * 1,77 + 0,6811 * 1,571
?А = 1,634 кг / м3.
Массовый расход отбросной фракции :
GА = 0,047 * 25 500 *
GА = 1462 кг/ч = 1,462 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 1,22366 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 1,118851 кгс/см2.
?P = 1,22366 - 1,118851
?P = 0,03515 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV = ,
где
В = 0,974,
KV =
KV = 221,6 т/ч.
Выбираем клапан 25ч30нж1-4М(НО) или 25ч32нж1-4М(НЗ) Ду100 - KV 250 т/ч.
Клапан будет открыт на 88,64 %.
Выбранный клапан будет работать в зоне регулирования.
10.1.10 Регулирующее устройство ВР10 на потоке отбросной фракции в атмосферу
10.1.10.1 В нормальном режиме устройство должно пропустить GА1 = 0,26438 кмоль/кмоль отбросной фракции с составом 31,89 % 02 и 68,11 % N2.
Молекулярная масса смеси :
?А = y1 * ?02 + y3 * ?N2
?А = 0,3189 * 32 + 0,6811 * 28
?А = 29,276 кг / кмоль,
Плотность смеси :
?А = y1 * ?02 + y3 * ?N2
?А = 0,3189 * 1,77 + 0,6811 * 1,571
?А = 1,634 кг / м3.
Массовый расход отбросной фракции :
GА1 = 0,26438 * 25 500 *
GА1 = 8223,74 кг/ч = 8,22374 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 1,224 кгс/см2.
Давление после цстройства Р2 = 1,03 кгс/см2.
?P = 1,224 - 1,03
?P = 0,194 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV1 = ,
Где В = 0,952,
KV1 =
KV1 = 485,2 т/ч.
10.1.10.1.2 В пусковом режиме устройство должно пропустить GА2 = 0,68627 кмоль/кмоль отбросной фракции с составом 31,89 % 02 и 68,11 % N2.
Молекулярная масса смеси :
?А = y1 * ?02 + y3 * ?N2
?А = 0,3189 * 32 + 0,6811 * 28
?А = 29,276 кг / кмоль,
Плотность смеси :
?А = y1 * ?02 + y3 * ?N2
?А = 0,3189 * 1,77 + 0,6811 * 1,571
?А = 1,634 кг / м3.
Массовый расход отбросной фракции :
GА2 = 0,68627 * 25 500 *
GА2 = 21347 кг/ч = 21,347 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 1,224 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 1,03 кгс/см2.
?P = 1,224 - 1,03
?P = 0,194 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV2 = ,
где
В = 0,952,
KV2 =
KV2 = 1259,43 т/ч.
10.1.10.3 Выбираем пневматический исполнительный механизм типа 3335-1 фирмы “Samson”
При работе в нормальном технологическом режиме :
при Ду400 заслонка будет открыта на 250, в случае полного ее открытия потери давления на ней состявят ?Р = 0,0000357 МПа;
при Ду300 заслонка будет открыта на 300, в случае полного ее открытия потери давления на ней состявят ?Р = 0,000105 МПа;
при Ду250 заслонка будет открыта на 350, в случае полного ее открытия потери давления на ней состявят ?Р = 0,000237 МПа.
При работе в пусковом режиме :
при Ду400 заслонка будет открыта на 400, в случае полного ее открытия потери давления на ней состявят ?Р = 0,0002405 МПа;
при Ду300 заслонка будет открыта на 500, в случае полного ее открытия потери давления на ней состявят ?Р = 0,00071 МПа;
при Ду250 заслонка будет открыта на 550, в случае полного ее открытия потери давления на ней состявят ?Р = 0,00161 МПа.
Выбранный регулирующий огран будет работать в зоне регулирования в каждом из режимов и в любом из выбранных вариантов.
Возможно применение клапана 25ч30нж1-4М(НО) или 25ч32нж1-4М(НЗ) Ду300 - KV = 2500 т/ч.
Клапан будет открыт на 19,40 %.
Выбранный клапан будет работать в зоне регулирования.
10.1.11 Регулирующее устройство ВР12 на потоке газообразного азота или воздуха для первичной регенерации блока очистки и осушки воздуха
10.1.11.1 Устройство должно пропустить GА = 1380 м3/ч = 0,06412 кмоль/кмоль газообразного азота для первичной регенерации блока очистки и осушки воздуха.
Молекулярная масса азота : ?А = 28 кг/кмоль;
Плотность азота :??А = 5,757 кг/м3.
Массовый расход азота :
GА = 0,06412 * 25 500 *
GА = 1907,6 кг/ч = 1,9076 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 5,099 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 1,173 кгс/см2.
?P = 5,099 - 1,173
?P = 3,926 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV = ,
Где В = 0,605,
KV =
KV = 21 т/ч.
10.1.11.2 Устройство должно пропустить GВ = 1380 м3/ч = 0,06412 кмоль/кмоль воздуха для первичной регенерации блока очистки и осушки воздуха.
Молекулярная масса воздуха : ?В = 28,96 кг/кмоль;
Плотность воздуха :??В = 10,136 кг/м3.
Массовый расход воздуха :
GВ = 0,06412 * 25 500 *
GВ = 1973 кг/ч = 1,973 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 8,667 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 1,173 кгс/см2.
?P = 8,667 - 1,173
?P = 7,494 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV = ,
Где В = 0,548,
KV =
KV = 13,1 т/ч.
10.1.11.3 Выбираем клапан 25ч30нж1-4М(НО) или 25ч32нж1-4М(НЗ) Ду40 - KV = 40 т/ч.
Клапан будет открыт :
на 52,50 % в случае первичной регенерации блока очистки газообразным азотом;
на 32,75 % в случае первичной регенерации блока очистки воздухом.
Выбранный клапан будет работать в зоне регулирования в любом случае.
10.1.12 Регулирующее устройство ВР14 на потоке воздуха для КИПиА
Устройство должно пропустить GВ = 150 м3/ч = 0,00588 кмоль/кмоль воздуха для КИПиА.
Молекулярная масса воздуха : ?В = 28,96 кг/кмоль;
Плотность воздуха :??В = 9,883 кг/м3.
Массовый расход воздуха :
GВ = 0,00588 * 25 500 *
GВ = 181 кг/ч = 0,181 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 8,158 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 7,0 кгс/см2.
?P = 8,158 - 7,0
?P = 1,158 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства:
KV = ,
Где В = 0,93,
KV =
KV = 1,82 т/ч.
Выбираем клапан 25с30нж(НО) или 25с32нж(НЗ) Ду15 - KV = 4 т/ч.
Клапан будет открыт на 45,50 %.
Выбранный клапан будет работать в зоне регулирования.
10.1.13 Регулирующее устройство ВР15, ВР16, ВР17, на потоке отбросной фракции в блок очистки
Устройство должно пропустить GА = 0,17647 кмоль/кмоль отбросной фракции с составом 31,89 % 02 и 68,11 % N2.
Молекулярная масса смеси :
?А = y1 * ?02 + y3 * ?N2
?А = 0,3189 * 32 + 0,6811 * 28
?А = 29,276 кг / кмоль,
Плотность смеси :
?А = y1 * ?02 + y3 * ?N2
?А = 0,3189 * 1,77 + 0,6811 * 1,571
?А = 1,635 кг / м3.
Массовый расход отбросной фракции :
GА = 0,17647 * 25 500 *
GА = 5489 кг/ч = 5,489 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 1,2237 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 1,2186 кгс/см2.
?P = 1,2237 - 1,2186
?P = 0,0051 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV = ,
Где В = 0,999,
KV =
KV = 1884,73 т/ч.
Выбираем пневматический исполнительный механизм типа 3335-1 фирмы “Samson”:
Ду250 заслонка будет открыта на 650, в случае полного ее открытия потери давления на ней состявят ?Р = 0,000211 МПа.
Выбранный регулирующий механизм будет работать в зоне регулирования.
10.1.14 Регулирующие устройства ВЗ101, ВЗ103 на потоке воздуха в блок очистки
Каждое из устройств должно пропустить GВ = 1 кмоль/кмоль воздуха.
Молекулярная масса воздуха ?В = 28,96 кг / кмоль;
Плотность воздуха ?В = 10,08 кг / м3.
Массовый расход воздуха :
GВ = 1 * 25 500 *
GВ = 30770 кг/ч = 30,77 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 8,26 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 8,209 кгс/см2.
?P = 8,26 - 8,209
?P = 0,051 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV = ,
где
В = 0,997,
KV =
KV = 1361,2 т/ч.
Выбираем клапан пневматический управляемый 16-1LA-121TTG-B Ду16” фирмы «Flowseal». При KV = 1361,2 т/ч заслонка будет открыта на 350.
Данный регулирующий механизм будет работать в зоне регулирования.
10.1.15 Регулирующие устройства ВЗ105, ВЗ106 на потоке отбросной фракции из блока очистки
Устройство должно пропустить GА = 0,35294 кмоль/кмоль отбросной фракции с составом 31,89 % 02 и 68,11 % N2.
Молекулярная масса смеси :
?А = y1 * ?02 + y3 * ?N2
?А = 0,3189 * 32 + 0,6811 * 28
?А = 29,276 кг / кмоль,
Плотность смеси :
?А = y1 * ?02 + y3 * ?N2
?А = 0,3189 * 1,086 + 0,6811 * 0,95
?А = 0,993 кг / м3.
Массовый расход отбросной фракции :
GА = 0,35294 * 25 500 *
GА = 10978,5 кг/ч = 10,9785 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 1,1875 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 1,0299 кгс/см2.
?P = 1,1875 - 1,0299
?P = 0,1576 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV = ,
В = 0,999,
KV =
KV = 878,5 т/ч.
Выбираем клапан пневматический управляемый 16-1LA-121TTG-B Ду16” фирмы «Flowseal». При KV = 878,5 т/ч заслонка будет открыта на 250.
Данный регулирующий механизм будет работать в зоне регулирования.
10.1.16 Регулирующее устройство ВЗ11 на потоке азота продукционного потребителю
Устройство должно пропустить GАг = 0,32549 кмоль/кмоль азота продукционного с составом 0,0002 % 02.
Молекулярная масса азота ?Аг = 28 кг/кмоль.
Плотность азота ?Аг = 9,354 кг/м3.
Массовый расход азота :
GАг = 0,32549 * 25 500 *
GАг = 9683,3 кг/ч = 9,6833 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 7,903 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 7,852 кгс/см2.
?P = 7,903 - 7,852
?P = 0,051 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV = ,
где
В = 0,996,
KV =
KV = 446,47 т/ч.
Выбираем пневматический исполнительный механизм типа 3331/3278 с упирающейся дроссельной заслонкой Ду200 фирмы “Samson”. При KV = 446,5 т/ч заслонка будет открыта на 400, в случае полного ее открытия потери давления на ней состявят ?Р = 0,00006 МПа.
Данный регулирующий механизм будет работать в зоне регулирования в любом из выбранных вариантов.
Возможно применение клапана 25ч30нж1-4М(НО) или 25ч32нж1-4М(НЗ) Ду200 - KV 1000 т/ч.
Клапан будет открыт на 44,65 %.
Выбранный клапан будет работать в зоне регулирования.
10.1.17 Регулирующее устройство ВЗ12 на потоке азота продукционного в атмосферу
Устройство должно пропустить GАг = 0,32549 кмоль/кмоль азота продукционного с составом 0,0002 % 02.
Молекулярная масса азота ?Аг = 28 кг/кмоль.
Плотность азота ?Аг = 9,354 кг/м3.
Массовый расход азота :
GАг = 0,32549 * 25 500 *
GАг = 9683,3 кг/ч = 9,6833 т/ч.
Давление перед устройством Р1 = 7,903 кгс/см2.
Давление после устройства Р2 = 1,029 кгс/см2.
?P = 7,903 - 1,029
?P = 6,874 кгс/см2.
Потребная пропускная способность устройства :
KV = ,
В = 0,5515,
KV =
KV = 69,24 т/ч.
Выбираем пневматический исполнительный механизм типа 241-1 с сервоприводом типа 271 Ду100 KV = 100 т/ч фирмы “Samson”.
Клапан будет открыт на 69,24 %.
Выбранный клапан будет работать в зоне регулирования.
Возможно применение клапана 25ч30нж1-4М(НО) или 25ч32нж1-4М(НЗ) Ду80 - KV 160 т/ч.
Клапан будет открыт на 43,33 %.
Выбранный клапан будет работать в зоне регулирования.
10.1.18 Регулирующие устройства ВЗ102, ВЗ104, ВП101, ВП102 для поднятия и сброса давления в адсорберах блока очистки
Время сброса давления в адсорбере
?сб = ,
?НАП = 0,122 ч - время сброса давления;
К2 = 1,2 - коэффициент, учитывающий дополнительные объемы ( фильтр, трубо -
проводы, объем адсорбера, незаполненный адсорбентом );
VА = 35720 дм3 - объем адсорбера;
VАд = 11452 дм3 - объем, занимаемый адсорбентом;
? = 0,42 - порозность адсорбента;
РК = 9,177 кгс/см2 - давление воздуха в конце наполнения;
РН = 2,039 кгс/см2 - давление воздуха в начале наполнения.
Диаметр прохода вентиля, мм
dO =
dO =
dO = 29,6 мм.
Потребная пропускная способность устройства :
KV = ,
где
fO = 688,14 мм2 - площадь прохода устройства;
? = 0,65 - коэффициент расхода для газообразных сред, соответствующий площади сечения устройства;
KV =
KV = 22,36 т/ч.
Выбираем автоматический шаровый кран в сборе 90-F1-100/TR35-AA Ду1”
KV = 28 т/ч фирмы «Triag».
Клапан будет открыт на 79,86 %.
Выбранный клапан будет работать в зоне регулирования.
10.2 Расчет предохранительных клапанов
10.2.1 Предохранительные клапаны ПК1, ПК2 на конденсаторе - испарителе
Пропускную способность предохранительного клапана рассчитывают по формуле
G = B3 * ?1 * F * ,
Где В3 = 0,77 - коэффициент, учитывающий физико-химические свойства газов при рабочих параметрах;
?1 = 0,65 - коэффициент расхода для газообразных сред, соответствующий площади сечения клапана;
F = 5026,55 - площадь сечения клапана, равная наименьшей площади сечения в проточной части, мм2;
Р1 = 6,9 - максимальное избыточное давление газа перед клапаном, кгс/см2;
?1 = 9,759 - плотность газа перед клапаном при Р1 = 0,79 МПа и Т = 283 К;
G = 0,77 * 0,65 * 5026,55 *
G = 22090 кг/ч.
Клапан должен пропустить такое же количество воздуха, что и ВР5, т.е.
G = 10885,2 кг/ч.
Один клапан АПК - 81 - 150/4 обеспечит требуемые параметры.
10.2.2 Предохранительные клапаны ПК4, ПК5 на колонне основной
Пропускную способность предохранительного клапана рассчитывают по формуле
G = B3 * ?1 * F * ,
Где В3 = 0,77 - коэффициент, учитывающий физико-химические свойства газов при рабочих параметрах;
?1 = 0,65 - коэффициент расхода для газообразных сред, соответствующий площади сечения клапана;
F = 491 - площадь сечения клапана, равная наименьшей площади сечения в проточной части, мм2;
Р1 = 9,2 - максимальное избыточное давление газа перед клапаном, кгс/см2;
?1 = 40,872 - плотность газа перед клапаном при Р1 = 1,02 МПа и Т = 111,00 К;
G = 0,77 * 0,65 * 491 *
G = 5017,63 кг/ч.
Количество воздуха, которое должен пропустить каждый клапан
G = ,
Где qО.С. = 150 кДж/кмоль - теплопритоки к установке из окружающей среды;
В = 25 500 м3/ч - количество воздуха, перерабатываемое установкой;
r = 159,3 кДж/кг - теплота парообразования воздуха при Р1 = 1,02 МПа;
G =
G = 1996,8 кг/ч.
Один клапан АПК - 81 - 50/4 обеспечит требуемые параметры.
10.2.3 Предохранительный клапан на пароотделителе ПК3
Пропускную способность предохранительного клапана рассчитывают по формуле
G = B3 * ?1 * F * ,
Где В3 = 0,77 - коэффициент, учитывающий физико-химические свойства газов при рабочих параметрах;
?1 = 0,65 - коэффициент расхода для газообразных сред, соответствующий площади сечения клапана;
F = 63,6 - площадь сечения клапана, равная наименьшей площади сечения в проточной части, мм2;
Р1 = 9,2 - максимальное избыточное давление газа перед клапаном, кгс/см2;
?1 = 42,305 - плотность газа перед клапаном при Р1 = 1,02 МПа и Т = 104,04 К; G = 0,77 * 0,65 * 63,6 *
G = 661,24 кг/ч.
Количество азота, которое должен пропустить клапан
G = ,
Где qО.С. = 150 кДж/кмоль - теплопритоки к установке из окружающей среды;
В = 25 500 м3/ч - количество воздуха, перерабатываемое установкой;
r = 150,9 кДж/кг - теплота парообразования азота при Р1 = 1,02 МПа;
G = , G = 158,1 кг/ч.
Один клапан АПК - 81 - 15/10 обеспечит требуемые параметры.
11. Расчёт удельного расхода электроэнергии на производство газообразного азота
11.1 Минимальная теоретическая работа выделения азота из воздуха в газообразном состоянии при р = 0,775 МПа и Т = 293 К
lminАг = RT·ln(p·yAг / pАг),
где R = 8,314 кДж/кмольК - универсальная газовая постоянная;
Т = 293 К - температура воздуха при н.у.;
р = 7,75 бар - давление продукционного азот;
yАг = 0,9998 - чистота азота;
рАг = 0,7812 бар - парциальное давление азота в воздухе;
lminАг = 8,314·293·ln(7,75·0,9998 / 0,7812),
lminАг = 5589,204 кДж/кмоль,
lminАг = 0,06469 кВт·ч/м3.
11.2 Полная теоретическая энергия выделения газообразного азота из воздуха при паспортной производительности установки
еполн = lminАг · ПАг,
где ПАг = 8000 м3/ч - паспортная производительность установки по газообразному азоту.
еполн = 0,06469 · 8000, еполн = 517,52 кВт.
11.3 Минимальная теоретическая работы выделения чистого газообразного кислорода из воздуха при нормальных условиях
lminК = RT·ln(p·yК / pК),
где R = 8,314 кДж/кмольК - универсальная газовая постоянная;
Т = 293 К - температура воздуха при н.у.;
р = 1,033 бар - давление воздуха при н.у.;
yК = 1 - чистота кислорода;
рК = 0,2095 бар - парциальное давление кислорода в воздухе;
lminК = 8,314·293·ln(1,033·1 / 0,2095),
lminК = 3886,638 кДж/кмоль,
lminК = 0,04498 кВт·ч/м3.
11.4 Производительность установки по условному газу
Условный газ - 100% кислород.
Пу.г. = еполн / lminК,
Подобные документы
Расчетная схема воздухоразделительной установки. Материальные и энергетические балансы блока разделения. Определение количества перерабатываемого воздуха и доли продуктов разделения. Расчет процесса ректификации и проектный расчет теплообменника.
курсовая работа [1018,6 K], добавлен 22.07.2014Использование современных выпарных установок в целлюлозно-бумажной промышленности. Определение температурного режима и схемы работы установки. Расчет вспомогательного оборудования. Основные технико-экономические показатели работы выпарной установки.
курсовая работа [217,2 K], добавлен 14.03.2012Назначение воздухоразделительной установки, суть производства газообразного и жидкого кислорода и азота. Конструкция оборудования, расчёт основных характеристик насоса, ректификационной колонны. Выбор материалов и проверка прочности деталей и узлов.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 01.04.2011Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. Составление теплового и материального баланса установки. Тепловой баланс отдельных частей воздухоразделительной установки. Расчет процесса ректификации, затраты энергии. Расчет конденсатора-испарителя.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 04.03.2013Анализ реконструкции установки разделения воздуха на базе КОАО "Азот", г. Кемерово. Способы снижения удельных капитальных затрат на строительство и монтаж оборудования, автоматизацию машин. Сущность обеспечения непрерывной подачи сырья потребителям.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 02.12.2013Технические описания, расчёты проектируемой установки. Принцип работы технологической схемы. Материальный и тепловой расчёт установки. Конструктивный расчёт барабанной сушилки. Подбор комплектующего оборудования. Расчёт линии воздуха и подбор вентилятора.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 17.10.2010Условия эксплуатации, технические и технологические характеристики опреснительной установки POPO 510. Выбор оборудования, приспособлений, инструмента для монтажа установки. Крепление рамы установки на фундаменты. Охрана труда при монтаже установки.
курсовая работа [23,7 K], добавлен 08.05.2012Расчет параметров воздухоразделительной установки: балансов переохладителей азотной флегмы, кубовой жидкости и жидкого кислорода, баланса теплообменника-ожижителя. Определение массовых расходов. Расчет теплообменных аппаратов. Удельные затраты энергии.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 02.09.2012Описание действия установки для разделения бинарной смеси этанол - вода. Составление и описание технологической схемы ректификационной установки, расчет основного аппарата (колонны), подбор вспомогательного оборудования (трубопроводов и обогревателя).
курсовая работа [480,7 K], добавлен 08.06.2015Проект парокомпрессорной холодильной установки для склада готовой продукции мясокомбината. Описание конструктивных особенностей холодильной установки, назначение основных узлов и деталей. Расчет цикла паровой компрессионной холодильной установки.
курсовая работа [271,2 K], добавлен 09.08.2012