В^ТК = ,

Где T_СТ = ???? + 101,41

T_СТ = 198,912 К;

С_{Р П} = 1000,62 Дж/(кг*К) - изобарная теплоемкость парообразной фракции безопасности, вычисляемая по формуле



С_{Р П} = ,

Где 952 Дж/(кг*К) - изобарная теплоемкость кислорода при температуре

Т^О2 = 152,2К и давлении Р^О2 = 0,4 МПа, где

Т^О2 = 0,5*(Т_О2 ^НАС + T_СТ )

Т^О2 = 0,5*(105,73 + 198,67)

552 Дж/(кг*К) - изобарная теплоемкость аргона при температуре

Т^Ar = 150,7 К и давлении Р^Ar = 0,4 МПа, где

Т^Ar = 0,5*( Т_Ar ^НАС + T_СТ )

Т^Ar = 0,5*(102,73 + 198,67)

1082 Дж/(кг*К) - изобарная теплоемкость азота при температуре

Т^N2 = 145,0 К и давлении Р^N2 = 0,4 МПа, где

Т^N2 = 0,5*( Т_N2 ^НАС + T_СТ )

Т^N2 = 0,5*(91,25 + 198,67)

С_Р =

?_П = 1074 * 10^-8 Н*с/м² - динамическая вязкость газообразной фракции безопасности, вычисляемая по формуле

?_П = ,



Где 1145 * 10^-8 Н*с/м² - динамическая вязкость кислорода при температуре Т^О2 = 152,2 К и давлении Р^О2 = 0,4 МПа, где

Т^О2 = 0,5*(Т_О2 ^НАС + T_СТ )

Т^О2 = 0,5*(105,73 + 198,67)

1233 * 10^-8 Н*с/м² - динамическая вязкость аргона при температуре Т^Ar = 150,7 К и давлении Р^Ar = 0,4 МПа, где

Т^Ar = 0,5*( Т_Ar ^НАС + T_СТ )

Т^Ar = 0,5*(102,73 + 198,67)

973 * 10^-8 Н*с/м² - динамическая вязкость азота при температуре

Т^N2 = 145,0 К и давлении Р^N2 = 0,4 МПа, где

Т^N2 = 0,5*( Т_{N 2} ^НАС + T_СТ )

Т^N2 = 0,5*(91,25 + 198,67)

?_П =

?_П = 0,01496 Вт/(м*К) - теплопроводность газообразной фракции безопасности, вычисляемая по формуле

?_П = ,

Где 0,0155 Вт/(м*К) - теплопроводность кислорода при температуре Т^О2 = 152,2 К и давлении Р^О2 = 0,4 МПа, где



Т^О2 = 0,5*(Т_О2 ^НАС + T_СТ )

Т^О2 = 0,5*(105,73 + 198,67)

0,00988 Вт/(м*К) - теплопроводность аргона при температуре

Т^Ar = 150,7 К и давлении Р^Ar = 0,4 МПа, где

Т^Ar = 0,5*( Т_Ar ^НАС + T_СТ )

Т^Ar = 0,5*(102,73 + 198,67)

0,0144 Вт/(м*К) - теплопроводность азота при температуре

Т^N2 = 145,0 К и давлении Р^N2 = 0,4 МПа, где

Т^N2 = 0,5*( Т_{N 2} ^НАС + T_СТ )

Т^N2 = 0,5*(91,25 + 198,67)

?_Т =

?_П = 10,08 кг/м³ - плотность газообразной фракции безопасности, вычисляемая по формуле

?_П = ,

Где 10,4 кг/м³ - плотность кислорода при температуре Т^О2 = 152,2 К и давлении Р^О2 = 0,4 МПа, где

Т^О2 = 0,5*(Т_О2 ^НАС + T_СТ )

Т^О2 = 0,5*(105,73 + 198,67)

13,108 кг/м³ - плотность аргона при температуре Т^Ar = 150,7 К

и давлении Р^Ar = 0,4 МПа, где

Т^Ar = 0,5*( Т_Ar ^НАС + T_СТ )

Т^Ar = 0,5*(102,73 + 198,67)

9,54 кг/м³ - плотность азота при температуре Т^N2 = 145,0 К и давлении Р^N2 = 0,4 МПа, где Т^N2 = 0,5*( Т_{N 2} ^НАС + T_СТ )

Т^N2 = 0,5*(91,25 + 198,67)

?_П =

?_Ж = 927,48 кг/м³ - плотность жидкой фракции безопасности в состоянии насыщения, вычисляемая по формуле

?_Ж = ,

Где 1058,34 кг/м³ - плотность жидкого кислорода в состоянии насыщения при температуре Т^О2 = 105,73 К и давлении Р^О2 = 0,4 МПа, 1291,95 кг/м³ - плотность жидкого аргона в состоянии насыщения при температуре Т^Ar = 102,73 К и давлении Р^Ar = 0,4 МПа,

737,12 кг/м³ - плотность жидкого азота в состоянии насыщения при температуре Т^N2 = 91,25 К и давлении Р^N2 = 0,4 МПа,

?_Ж =

?_Ж = 0,007752 Н/м - поверхностное натяжение жидкой фракции безопасности в состоянии насыщения, вычисляемая по формуле

?_Ж = ,



Где 0,00911 Н/м - поверхностное натяжение жидкого кислорода в состоянии насыщения при температуре Т^О2 = 105,73 К и давлении Р^О2 = 0,4 МПа, 0,008775 Н/м - поверхностное натяжение жидкого аргона в состоянии насыщения при температуре Т^Ar = 102,73 К и давлении Р^Ar = 0,4 МПа.

0,00587 Н/м - поверхностное натяжение жидкого азота в состояниинасыщения при температуре Т^N2 = 91,25 К и давлении

Р^N2 = 0,4 МПа,

?_Т =

r = 192885,55 Дж/кг - теплота парообразования фракции безопасности в состоянии насыщения, вычисляемая по формуле

r = ,

где 196166,51 Дж/кг - теплота парообразования кислорода в состоянии насыщения при температуре Т^О2 = 105,73 К и давлении Р^О2 = 0,4 МПа, 148168,32 Дж/кг - теплота парообразования жидкого аргона в состоянии насыщения при температуре Т^Ar = 102,73 К и давлении Р^Ar = 0,4 МПа, 178661,93 Дж/кг - теплота парообразования жидкого азота в состоянии насыщения при температуре Т^N2 = 91,25 К и давлении Р^N2 = 0,4 МПа,

r =

r^I =

r^I = 268058,14 Дж/кг;



В^ХК =

В^ХК = 30,7055;

?_Т^ХК =

?_Т^ХК = 220,298 Вт/(м²*К);

?_{Т ПР}^ХК =

?_{Т ПР}^ХК =

?_{Т ПР}^ХК = 165,193 Вт/(м²*К) - приведенный коэффициент теплоотдачи к фракции безопасности;

q_Т^ХК = ?_{Т ПР}^ХК * ?T_Т^ХК

q_Т^ХК = 165,193 * 101,17

q_Т^ХК = 16713 Вт/(м*К);

q_М^ХК = 16713 Вт/(м*К);

Условие выполнено.



7.1.2.5 Расчет поверхности теплообмена

7.1.2.5.1 Коэффициент теплопередачи от трубного потока к межтрубному (К_ТМ)

К_ТМ = ,

где

163,04 Вт/(м²*К);

К_ТМ =

К_ТМ = 130,738 Вт/(м²*К).

7.1.2.5.2 Поверхность теплообмена

F^НЧ = ,

где

k = 2,05 - коэффициент запаса поверхности;

Q - тепловая нагрузка аппарата, Вт

Q =



Q =

Q = 8395,68 Вт;

?Т - среднеарифметический температурный напор, К

?Т = ,

Где

?Т_ВЫХ = -

?Т_ВЫХ = 224 - 97,5

?Т_ВЫХ = 126,5 К;

?Т_ВХ = -

?Т_ВХ = 253,01 - 100,9

?Т_ВХ = 152,11 К;

?Т =

?Т = 139,305 К;

F^НЧ =

F^НЧ = 0,945 м².

7.1.2.5.3 Расчет высоты навивки нижней части аппарата

Н^НЧ = ,



Где l ^НЧ - средняя длина трубы в навивке нижней части аппарата, м

l ^НЧ =

l ^НЧ =

l ^НЧ = 1,045 м;

tg? - тангенс угла наклона навивки в диаметральной плоскости

tg? =

tg? =

tg? = 0,05397;

Н ^НЧ =

Н^НЧ = 0,055 м.

7.1.2.6 Падение давления в потоке отбросной фракции

?P_М ^НЧ = С * Reⁿ * F_ВЧ * А * * 10^-6,

Где

С = 2,65;

n = -0,3;

?P_М ^НЧ = 2,65 * 1942,3^-0,3 * 0,945 * 2,1348 * * 10^-6,

?P_М ^НЧ = 0,001687 МПа.

7.1.3 Основные парамерты аппарата

Суммарная высота навивки, м

Н = Н^ВЧ + Н^НЧ

Н = 0,165 + 0,055

Н = 0,22 м.

Средняя длина трубы в навивке, м

l = l^ВЧ + l^НЧ

l = 3,1135+ 1,045

l = 4,16 м.

Суммарное падение давления в потоке отбросной фракции, МПа

?P_М = ?P_М^ВЧ + ?P_М^НЧ

?P_М = 0,007212 МПа.

7.1.4 Таблица навивки

Определение среднего и наружного диаметра i - го слоя

D_СРⁱ = D_С + d_Т^Н + 2*d_ПР + 2*(z_i - 1)*?₁* d_Т^Н

D_Нⁱ = D_С + 2*z_i*?₁*d_Т^Н + 2*( d_Т^Н + 2*d_ПР - ?₁*d_Т^Н )

Длины труб в каждом i - том слое



lⁱ = H *

№ слоя	Количество труб	DСРi, м	DНi, м	li, м
1	7	0,396	0,414	3,954
2	7	0,414	0,432	4,127
3	7	0,431	0,449	4,300
4	7	0,449	0,467	4,473
5	8	0,467	0,485	4,067



8. Расчет блока комплексной очистки и осушки воздуха

Очищаемый и осушаемый сжатый воздух подают в один из двух попеременно работающих адсорберов снизу. Воздух пропускают через слой активной окиси алюминия и затем через слой цеолита. Осушенный и очищенный воздух пропускают через фильтр тонкой очистки для очистки его от механических примесей. Затем воздух подают в блок разделения.

В это же время в адсорбере проводят регенерацию адсорбента, включающую процессы сброса давления, нагрева, охлаждения и подъема давления. Процесс нагрева включает подогрев греющего газа в электроподогревателе и продувку адсорбера греющим газом с температурой 180⁰С сверху вниз. Процесс десорбции прекращается при достижении температуры фракции на выходе 120⁰С и начинается охлаждение адсорбента. Процесс охлаждения прекращается при достижении температуры охлаждающего газа на выходе из адсорбера 30⁰С.

По окончании процесса охлаждения давления в адсорберах уравнивают и осуществляют процесс адсорбции в адсорбере.

В это время из адсорбера сбрасывают давление и в нем осуществляется процесс десорбции.

Расчеты блока очистки и осушки проводятся для трех режимов:

технологический режим работы блока и расчет гидравлических потерь потоков воздуха и греющего газа;

режим первичной регенерации слоев адсорбента, при условии содержания в них 20 % влаги;

режим регенерации слоев адсорбента, при условии содержания в них 7 % влаги (пуск установки после плановых остановок).



8.1 Расчет блока очистки и осушки для технологического режима работы установки

8.1.1 Исходные данные

8.1.1.1 Количества, м³/ч

очищаемого воздуха В = 25500

греющего газа G_ГР = 9000

охлаждающего газа G_ОХЛ = 9000

8.1.1.2 Температуры, ⁰С

воздуха на входе в блок очистки t₁ = 10

греющего газа на входе в подогреватель t₂ = 8

греющего газа на выходе из подогревателя t₃ = 180

греющего газа в конце десорбции t₄ = 120

охлаждающего газа t₅ = 8

адсорбера в момент переключения t₆ = 30

8.1.1.3 Давления, МПа

Воздуха Р₁ = 0,835, греющего и охлаждающего газа Р₂ = 0,115

8.1.1.4 Дополнительные исходные данные

внутренний диаметр адсорбера, м. D = 3

масса адсорбера, кг М_АДС = 5700

суммарная мощность двух электроподогревателей, кВт N_У = 600

влагосодержание воздуха, поступающего в адсорбер, кг/кг d = 0,000952

8.1.2 Определение высоты слоев адсорбентов

Принимаем время адсорбции ?_адс = 5 часов.

Необходимая высота слоя активной окиси алюминия

Н^AL = ,

Где ?_В = 1,204 кг / м³ - плотность воздуха при нормальных условиях;

?^AL = 800 кг /м³ - насыпная плотность активной окиси алюминия;

а^Н20_Д = 0,07 кг/кг - динамическая влагоемкость активной окиси алюминия;

Н^AL =

Н^AL = 0,369 м.

Принимаем Н^AL = 0,442 м.

Необходимая высота слоя цеолита

Н^NaX = ,

Где Y = 350 * 10^-6 м³/м³ - содержание углекислоты в воздухе;

?^NaX = 600 кг /м³ - насыпная плотность цеолита;

а^NaX = 0,009 м³/кг - динамическая активность цеолита по углекислоте;

Н^NaX =

Н^NaX = 1,169 м.

Принимаем Н^NaX = 1,179 м.

8.1.3 Определение времени нагрева

8.1.3.1 Расчет мощности, необходимой для подогрева газа в электроподогревателях

N_У = N_ЭЛ + N_ДОП,



Где N_ЭЛ - мощность, необходимая для подогрева газа в электроподогревателях, для нагрева адсорбента и т.д.

N_ДОП - мощность, необходимая для нагрева электроподогревателей.

Мощность, необходимую для подогрева газа в электроподогревателях, рассчитываем по формуле:

N_ЭЛ =

Где G_ГР = 9000 м³/ч - количество греющего газа;

К = 1,1 - коэффициент, учитывающий потерю тепла на нагрев изоляции

электроподогревателей и трубопроводов;

С_Р = 1,235 кДж/(м³*град) - теплоемкость греющего газа;

N_ЭЛ =

N_ЭЛ = 584,15 кВт.

Мощность, необходимую для нагрева электроподогревателей, рассчитываем по формуле:

N_ДОП = N_У - N_ЭЛ

N_ДОП = 600 - 584,15

N_ДОП = 15,85 кВт.

Мощность, необходимая для нагрева электроподогревателей, должна удовлетворять условию:

N_ДОП N^max_ДОП,

где :



N^max_ДОП = N_ЭЛ * ,

Где С_М = 0,503 кДж/(кг*град) - теплоемкость металла;

₃ - подогрев газа в электроподогревателях;

₃ = t₃ - t₅

₃ = 180 - 8

₃ = 172 ⁰С;

? = 5 кг/ кВт - удельная масса электроподогревателей, приходящаяся на единицу мощности;

?_ПРЕД = К * ,

Где ?Q - суммарное количество тепла, необходимое для десорбции примесей, кДж;

Q_ГР - тепло, вносимое греющим газом, кДж/ч.

8.1.3.2 Определение количества тепла для нагрева металла адсорбера

Q₁ = М_АДС * С_М * ?₁,

Где С_М = 0,503 кДж / ( кг*град ) - теплоемкость металла;

₁ - средний подогрев металла адсорбера, равный

₁ = - t₁

₁ = - 10

₁ = 140 ⁰C.

Q₁ = 5700 * 0,503 * 140

Q₁ = 401394 кДж.

8.1.3.3 Определение количества тепла для нагрева адсорбента

Q₂ = * (?^AL* С ^AL*Н ^AL +?^NaX * С^NaX *Н^NaX )* ₁

Где ?^AL = 800 кг /м³ - насыпная плотность активной окиси алюминия;

?^NaX = 600 кг /м³ - насыпная плотность цеолита;

С^NaX = 1,05 кДж / (кг*град) - теплоемкость цеолита;

С^AL = 1 кДж / (кг*град) - теплоемкость активной окиси алюминия;

Q₂ = * ( 0,442 * 800 * 1 + 1,179 * 600 * 1,05 ) * 140

Q₂ = 1084970 кДж.

8.1.3.4 Определение количества тепла для десорбции влаги из активной окиси алюминия

Q₃ = * Н^AL * ?^AL * а^Н20_Д * r₁ * ,

Где r₁ = 4187 кДж / кг - теплота десорбции влаги;

n ^AL = 1,197832 - коэффициент запаса, равный отношению принятой высоты слоя активной окиси алюминия к расчетной;

Q₃ = * 0,442 * 800 * 0,07 * 4187 *

Q₃ = 611573 кДж.



8.1.3.5 Определение количества тепла для десорбции углекислоты из цеолита

Q₄ = * Н^NaX * ?^NaX * а^NaX * r₂ * ?^СО2 * ,

Где r₂ = 695 кДж / кг - теплота десорбции углекислоты;

?^СО2 = 1,832 кг /м³ - плотность углекислоты при нормальных условиях;

n ^NaX = 1,00855 - коэффициент запаса, равный отношению принятой высоты слоя цеолита к расчетной;

Q₄ = * 1,179 * 600 * 0,009 * 695 * 1,832 *

Q₄ = 56814 кДж.

?Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄

?Q = 401394 + 1084970 + 611573 + 56814

?Q = 2154751 кДж.

Q_ГР = G_ГР * С_Р * ₂,

Где ₂ - среднее изменение температуры греющего газа в период нагрева адсорбера

₂ = t₃ -



₂ = 180 -

₂ = 117 ⁰С.

Q_ГР = 9000 * 1,235 * 117

Q_ГР = 1300455 кДж.

?_ПРЕД = 1,1 *

?_ПРЕД = 1,8226 ч = 6562 с.

N^max_ДОП = 584,15 *

N^max_ДОП = 45,7 кВт.

Условие выполняется : N_ДОП = 15,85 кВт N^max_ДОП = 45,7 кВт.

8.1.3.6 Определение времени нагрева

?_НАГР = ?_ПРЕД * ( 1 - ) + К * ?₅,

Где

?₅ - время нагрева электроподогревателей;

?₅ = ? * C_М * ₃,

₅ = 5 * 0,503 * 172

?₅ = 432,6 с.

?_НАГР = 6562 * ( 1 - ) + 1,1 * 432,6

?_НАГР = 6864,5 с = 1 час 55 минут.

Принимаем ?_НАГР = 2 часа 0 минут.



8.1.4 Определение времени охлаждения

?_ОХЛ =

Где ₄ =?₃ = 172 ⁰С,

₅ - разность между средней температурой адсорбера в конце нагрева и темпера-турой в конце охлаждения, равная

₅ = - t₆

₅ = - 30

₅ = 120 ⁰С,

₆ - разность между средней температурой холодного конца адсорбера в процессе

охлаждения и начальной температурой охлаждающего газа, равная

₆ = - t₅

₆ = - 8

₆ = 67 ⁰С;

_Л =

?_ОХЛ = 2,06 ч = 2 час 04 минут.

Принимаем ?ОХЛ = 2 час 10 минут.

8.1.5 Определение времени наполнения

?_НАП max ,

Где V - объем, занимаемый адсорбентом, равный

V = * ( 0,442 + 1,179 )

V = 11,4524 м^3;

К₂ = 1,2 - коэффициент, учитывающий дополнительные объемы ( фильтр, трубо - проводы, объем адсорбера, незаполненный адсорбентом );

Е = 0,42 - доля свободного объема;

Р_О = 0,1 МПа - давление воздуха в начале наполнения;

Р_В = 0,835 МПа - давление воздуха в конце наполнения;

К₃ = 0,05 - допустимое уменьшение производительности в период наполнения;

?P = 0,03 бар/с - допустимое изменение давления в период наполнения и сброса;

?_НАП »

?_НАП » 1,997 минут.

?_НАП »

?_НАП » 4,64 минуты.

Принимаем время наполнения ?_НАП = ?_СБР = 10 минут.



8.1.6 Баланс по времени

?_АДС » ?_НАГР +??_ОХЛ +??_НАП +??_СБР

??часов » 2 часа + 2 часа 10 минут + 10 минут + 10 минут

??часов » 4 часа 30 минут

Запас по времени составляет 30 минут.

8.1.7 Расчет гидравлических потерь потока воздуха

,

Где Н_СЛ = 1,621 м - суммарная высота слоев адсорбента;

?_СЛ - коэффициент трения слоя, рассчитываемый по формуле

,

Где ? = 0,42 - порозность слоя;

n(?) = 4,2 - 1,2*?*10³

n(?) = 1,2;

??= 0,0025 м - размер частицы;

,

Где ? = 10,312 кг/м³ - плотность воздуха,

? = 1,78*10^-5 (Н*с)/м² - динамическая вязкость воздуха,



,

Где Р_В = 8,35 ата - давление воздуха на входе в блок очистки;

f_АДС - площадь сечения пустого адсорбера, м²

f_АДС = 7,0686, м²;

W_П = 0,12 м/с;

Re_П = 207,7353;

?_СЛ = 46,5;

?P = 2240 Па = 0,0024 МПа.



8.1.8 Расчет гидравлических потерь потока греющего газа в процессе регенерации адсорбента

,

Где Н_СЛ = 1,621 м - суммарная высота слоев адсорбента;

?_СЛ - коэффициент трения слоя, рассчитываемый по формуле

,

Где ? = 0,42 - порозность слоя;

n(?) = 4,2 - 1,2*?*10³

n(?) = 1,2;

??= 0,0025 м - размер частицы;

,

Где ? = 0,969 кг/м³ - плотность греющего газа, ? = 2,36 * 10^-5 (Н*с)/м² - динамическая вязкость греющего газа,

,

Где Р_Gнагр = 1,15 ата - давление греющего газа на входе в блок очистки;

f_АДС - площадь сечения пустого адсорбера, м²



f_АДС = 7,0686, м²;

W_П = 0,3075 м/с;

Re_П = 37,762;

?_СЛ = 105,6073;

?P = 3137 Па = 0,003137 МПа.

8.1.9 Расчет гидравлических потерь потока греющего газа в процессе охлаждения адсорбента

,

Где Н_СЛ = 1,621 м - суммарная высота слоев адсорбента;

?_СЛ - коэффициент трения слоя, рассчитываемый по формуле



,

Где ? = 0,42 - порозность слоя;

n(?) = 4,2 - 1,2*?*10³

n(?) = 1,2;

??= 0,0025 м - размер частицы;

,

Где ? = 1,431 кг/м³ - плотность греющего газа,

? = 1,76 * 10^-5 (Н*с)/м² - динамическая вязкость греющего газа,

,

Где Р_Gнагр = 1,15 ата - давление отбросной фракции на входе в блок очистки;

f_АДС - площадь сечения пустого адсорбера, м²

f_АДС = 7,0686, м²;

W_П = 0,3075 м/с;

Re_П = 74,84;

?_СЛ = 72,768;

?P = 3192 Па = 0,003192 МПа.

8.2 Режим первичной регенерации слоев адсорбента при условии содержания в них 20 % влаги

8.2.1 Регенерация внешним азотом через электроподогреватель мощностью 120 кВт

8.2.1.1 Исходные данные

Количества, м³/ч греющего газа G_ГР = 1380 охлаждающего газа G_ОХЛ = 1380

Температуры, ⁰С:

начальная температура адсорбера t₁ = 20

греющего газа на входе в подогреватель t₂ = 30

греющего газа на выходе из подогревателя t₃ = 300

греющего газа в конце десорбции t₄ = 200

охлаждающего газа t₅ = 30

адсорбера в момент переключения t₆ = 30

Давления, МПа греющего и охлаждающего газа Р₂ = 0,115

Высоты слоев адсорбента, м высота слоя активной окиси алюминия Н^AL = 0,442, высота слоя цеолита Н^NaX = 1,179, мощность электроподогревателя, кВт N_у = 120, масса адсорбера, кг М = 5700, диаметр адсорбера, м Д = 3

8.2.1.2 Расчет мощности, необходимой для подогрева газа в электроподогревателе

N_У = N_ЭЛ + N_ДОП,

Где N_ЭЛ - мощность, необходимая для подогрева газа в электроподогревателе, нагрева адсорбентов и т.д.

N_ДОП - мощность, необходимая для нагрева электроподогревателя.

Мощность, необходимую для подогрева газа в электроподогревателе, рассчитываем по формуле :

N_ЭЛ =

Где G_ГР = 1380 м³/ч - количество греющего газа,

К = 1,1 - коэффициент, учитывающий потерю тепла на нагрев изоляции электроподогревателя и трубопроводов;

С_Р = 1,05 кДж / ( м³*град ) - теплоемкость греющего газа;

N_ЭЛ = ,

N_ЭЛ = 119,54 кВт.

Мощность, необходимую для нагрева электроподогревателя, рассчитываем по формуле:

N_ДОП = N_У - N_ЭЛ

N_ДОП = 120 - 119,54, N_ДОП = 0,46 кВт.

Мощность, необходимая для нагрева электроподогревателя, должна удовлетворять условию



N_ДОП N^max_ДОП,

N^max_ДОП = N_ЭЛ * ,

Где С_М = 0,503 кДж / ( кг*град ) - теплоемкость металла;

₃ - подогрев газа в электроподогревателе,

₃ = t₃ - t₅

₃ = 300 - 30

₃ = 270 ⁰С;

? = 5 кг / кВт - удельная масса электроподогревателя, приходящаяся на единицу мощности;

?_ПРЕД = К * ,

Где ?Q - суммарное количество тепла, необходимое для десорбции примесей;

Q_ГР - тепло, вносимое греющим газом.

8.2.1.2.1 Определение количества тепла для нагрева металла адсорбера

Q₁ = М_АДС * С_М * ₁,

Где ₁ - средний подогрев металла адсорбера,

₁ = - t₁



₁ = - 20

₁ = 230 ⁰C.

Q₁ = 5700 * 0,503 * 230

Q₁ = 659442 кДж.

8.2.1.2.2 Определение количества тепла для нагрева адсорбента

Q₂ = * (?^AL* С ^AL*Н ^AL +?^NaX * С^NaX *Н^NaX )* ₁

Где ?^AL = 800 кг /м³ - насыпная плотность активной окиси алюминия;

?^NaX = 600 кг /м³ - насыпная плотность цеолита;

С^NaX = 1,05 кДж / (кг*град) - теплоемкость цеолита;

С^AL = 1 кДж / (кг*град) - теплоемкость активной окиси алюминия;

Q₂ = * (???*1*0,442 + 600*1,05*1,179 )*230

Q₂ = 1782500 кДж.

8.2.1.2.3 Определение количества тепла для десорбции влаги из адсорбентов

Регенерируем два адсорбента:

Q₃ = *(?^AL*Н ^AL +?^NaX*Н^NaX )*а^Н2О_С*r₁,

Где а^Н20_С = 0,2 кг/кг - статическая влагоемкость адсорбентов;

r₁ = 4187 кДж / кг - теплота десорбции влаги;

Q₃ = *(800*0,442+600*1,179)*0,2*4187

Q₃ = 6280500 кДж.

?Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

?Q = 659442 + 1782500 + 6280500

?Q = 8722442 кДж.

Q_ГР = G_ГР * С_Р * ₂,

Где ₂ - среднее изменение температуры греющего газа в период нагрева адсорбера

₂ = t₃ -

₂ = 300 -

₂ = 190 ⁰С.

Q_ГР = 1380 * 1,05 * 190

Q_ГР = 275310 кДж.

?_ПРЕД = 1,1 * ,

?_ПРЕД = 34,85 ч = 125461,7 с.

N^max_ДОП = 119,54 * ,

N^max_ДОП = 0,72 кВт.

Условие выполняется : N_ДОП = 0,46 кВт N^max_ДОП = 0,72 кВт.

8.2.1.3 Определение времени нагрева

?_НАГР = ?_ПРЕД * ( 1 - ) + К * ?₅,



?_НАГР = 125461,7 * ( 1 - ) + 1,1 * 679,05

?_НАГР = 125730,4 с = 34 часов 56 минут.

Принимаем ?_НАГР = 35 часов.

8.2.1.4 Определение времени охлаждения

?_ОХЛ=

Где ₄ =?₃ = 270 ⁰С - изменение температуры электроподогревателя в период охлаждения, ₅ - разность между средней температурой адсорбера в конце нагрева и темпера - турой в конце охлаждения,

₅ = - t₆

₅ = - 30

₅ = 220 ⁰С,

₆ - разность между средней температурой холодного конца адсорбера в процессе охлаждения и начальной температурой охлаждающего газа,

₆ = - t₅

₆ = - 30

₆ = 85 ⁰С,

?_ОХЛ =

?_ОХЛ = 19,626 ч = 19 часов 38 минут.

Принимаем ?_ОХЛ = 19 часов 40 минут.

8.2.1.5 Определение времени сброса и наполнения

Принимаем время сброса ?_СБР = ?_НАП = 10 минут.

8.2.1.6 Суммарное время первичной регенерации

?_РЕГ = ?_НАГР +??_ОХЛ +??_НАП +??_СБР

?_РЕГ = 35 часов + 19 часов 40 минут + 10 минут + 10 минут

?_РЕГ = 55 часов.

Принимаем с запасом по времени ?_РЕГ = 56 часов.

8.2.2 Регенерация внешним азотом через электроподогреватель мощностью 300 кВт

8.2.2.1 Исходные данные

Количества, м³/ч

греющего газа G_ГР = 3500

охлаждающего газа G_ОХЛ = 3500

Температуры, ⁰С

начальная температура адсорбера t₁ = 20

греющего газа на входе в электроподогреватель t₂ = 30

греющего газа на выходе из электроподогревателя t₃ = 300

греющего газа в конце десорбции t₄ = 200

охлаждающего газа t₅ = 30

адсорбера в момент переключения t₆ = 30

Давления, МПа

греющего и охлаждающего газа Р₂ = 0,115

Высоты слоев адсорбента, м

высота слоя активной окиси алюминия Н^AL = 0,442

высота слоя цеолита Н^NaX = 1,179

мощность электроподогревателя, кВт N_у = 120

масса адсорбера, кг М = 5700

диаметр адсорбера, м Д = 3

8.2.2.2 Расчет мощности, необходимой для подогрева газа в электроподогревателе

N_У = N_ЭЛ + N_ДОП,

Где N_ЭЛ - мощность, необходимая для подогрева газа в электроподогревателе, нагрева адсорбентов и т.д.

N_ДОП - мощность, необходимая для нагрева электроподогревателя.

Мощность, необходимую для подогрева газа в электроподогревателе, рассчитываем по формуле :

N_ЭЛ =

Где G_ГР = 3500 м³/ч - количество греющего газа,

К = 1,1 - коэффициент, учитывающий потерю тепла на нагрев изоляции электроподогревателя и трубопроводов;

С_Р = 1,05 кДж / ( м³*град ) - теплоемкость греющего газа;

N_ЭЛ = ,

N_ЭЛ = 295,87 кВт.

Мощность, необходимую для нагрева электроподогревателя, рассчитываем по формуле:

N_ДОП = N_У - N_ЭЛ

N_ДОП = 300 - 295,87

N_ДОП = 4,13 кВт.

Мощность, необходимая для нагрева электроподогревателя, должна удовлетворять условию

N_ДОП N^max_ДОП,

где:

N^max_ДОП = N_ЭЛ * ,

Где С_М = 0,503 кДж / ( кг*град ) - теплоемкость металла;

₃ - подогрев газа в электроподогревателе,

₃ = t₃ - t₅

₃ = 300 - 30, ₃ = 270 ⁰С;

? = 5 кг / кВт - удельная масса электроподогревателя, приходящаяся на единицу мощности;



?_ПРЕД = К * ,

Где ?Q - суммарное количество тепла, необходимое для десорбции примесей; Q_ГР - тепло, вносимое греющим газом.

8.2.2.2.1 Определение количества тепла для нагрева металла адсорбера

Q₁ = М_АДС * С_М * ₁,

Где ₁ - средний подогрев металла адсорбера,

₁ = - t₁

₁ = - 20

₁ = 230 ⁰C.

Q₁ = 5700 * 0,503 * 230

Q₁ = 659442 кДж.

8.2.2.2.2 Определение количества тепла для нагрева адсорбента

Q₂ = * (?^AL* С ^AL*Н ^AL +?^NaX * С^NaX *Н^NaX )* ₁

Где ?^AL = 800 кг /м³ - насыпная плотность активной окиси алюминия;

?^NaX = 600 кг /м³ - насыпная плотность цеолита;

С^NaX = 1,05 кДж / (кг*град) - теплоемкость цеолита;

С^AL = 1 кДж / (кг*град) - теплоемкость активной окиси алюминия;

Q₂ = * (???*1*0,442 + 600*1,05*1,179 )*230

Q₂ = 1782500 кДж.

8.2.2.2.3 Определение количества тепла для десорбции влаги из адсорбентов

Регенерируем два адсорбента:

Q₃ = *(?^AL*Н ^AL +?^NaX*Н^NaX )*а^Н2О_С*r₁,

Где ^Н20_С = 0,2 кг/кг - статическая влагоемкость адсорбентов;

r₁ = 4187 кДж / кг - теплота десорбции влаги;

Q₃ = *(800*0,442+600*1,179)*0,2*4187

Q₃ = 6280500 кДж.

?Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

?Q = 659442 + 1782500 + 6280500

?Q = 8722442 кДж.

Q_ГР = G_ГР * С_Р * ₂,

Где ₂ - среднее изменение температуры греющего газа в период нагрева адсорбера

₂ = t₃ -



₂ = 300 -

₂ = 190 ⁰С.

Q_ГР = 3500 * 1,05 * 190

Q_ГР = 634410 кДж.

?_ПРЕД = 1,1 * ,

?_ПРЕД = 15,12ч = 54445,66 с.

N^max_ДОП = 295,87 * ,

N^max_ДОП = 4,43 кВт.

Условие выполняется : N_ДОП = 4,13 кВт N^max_ДОП = 4,43 кВт.

8.2.2.3 Определение времени нагрева

?_НАГР = ?_ПРЕД * ( 1 - ) + К * ?₅,

8.2.2.4 Определение времени охлаждения

?_ОХЛ=

Где ₄ =?₃ = 270 ⁰С - изменение температуры электроподогревателя в период охлаждения, ₅ - разность между средней температурой адсорбера в конце нагрева и темпера - турой в конце охлаждения,

₅ = - t₆



₅ = - 30

₅ = 220 ⁰С,

₆ - разность между средней температурой холодного конца адсорбера в процессе охлаждения и начальной температурой охлаждающего газа,

₆ = - t₅

₆ = - 30

₆ = 85 ⁰С,

?_ОХЛ =

?_ОХЛ = 7,29 ч = 7 часов 17 минут.

Принимаем ?_ОХЛ = 7 часов 20 минут.

8.2.2.5 Определение времени сброса и наполнения

Принимаем время сброса ?_СБР = ?_НАП = 10 минут.

8.2.2.6 Суммарное время первичной регенерации

?_РЕГ = ?_НАГР +??_ОХЛ +??_НАП +??_СБР

?_РЕГ = 15 часов 10 минут + 7 часов 20 минут + 10 минут + 10 минут

?_РЕГ = 22 часа 50 минут.

Принимаем с запасом по времени ?_РЕГ = 24 часа.



8.2.3 Режим тройной регенерации слоёв адсорбента воздухом через электроподогреватель мощностью 600 кВт при работе в диапазоне штатных температур (работа двумя электроподогревателями)

8.2.3.1 Первичная регенерация

8.2.3.1.1 Исходные данные

Количества, м³/ч

греющего газа G_ГР = 9175

охлаждающего газа G_ОХЛ = 9175

Температуры, ⁰С

начальная температура адсорбера t₁ = 20

греющего газа на входе в электроподогреватель t₂ = 10

греющего газа на выходе из электроподогревателя t₃ = 180

греющего газа в конце десорбции t₄ = 120

охлаждающего газа t₅ = 10

адсорбера в момент переключения t₆ = 30

Давления, МПа

греющего и охлаждающего газа Р₂ = 0,115

Высоты слоев адсорбента, м

высота слоя активной окиси алюминия Н^AL = 0,442

высота слоя цеолита Н^NaX = 1,179

мощность электроподогревателя, кВт N_у = 600

масса адсорбера, кг М = 5700

диаметр адсорбера, м Д = 3

влагосодержание воздуха, поступающего в адсорбер, кг/кг d = 0,000952



8.2.3.1.2 Расчет мощности, необходимой для подогрева газа

N_У = N_ЭЛ + N_ДОП,

Где N_ЭЛ - мощность, необходимая для подогрева газа в электроподогревателе, нагрева адсорберов, нагрева адсорбента и т.д.

N_ДОП - мощность, необходимая для нагрева электроподогревателя.

Мощность,необходимую для подогрева газа,рассчитываем по формуле:

N_ЭЛ =

Где G_ГР = 9175 м³/ч - количество греющего воздуха;

К = 1,1 - коэффициент, учитывающий потерю тепла на нагрев изоляции и трубопроводов;

С_Р = 1,235 кДж / ( м³*град ) - теплоемкость греющего воздуха;

N_ЭЛ = ,

N_ЭЛ = 588,59 кВт.

Мощность, необходимую для нагрева электроподогревателя, рассчитываем по формуле :

N_ДОП = N_У - N_ЭЛ

N_ДОП = 600 - 588,59

N_ДОП = 11,41 кВт.

Мощность, необходимая для нагрева электроподогревателя, должна удовлетворять условию

N_ДОП N^max_ДОП,



где:

N^max_ДОП = N_ЭЛ * ,

Где С_М = 0,503 кДж / ( кг*град ) - теплоемкость металла;

₃ - подогрев газа в электроподогревателе,

₃ = t₃ - t₅

₃ = 180 - 10

₃ = 170 ⁰С;

? = 5 кг / кВт - удельная масса электроподогревателя, приходящаяся на единицу мощности;

?_ПРЕД = К * ,

Где ?Q - суммарное количество тепла, необходимое для десорбции примесей;

Q_ГР - тепло, вносимое греющим газом.

8.2.3.1.2.1 Определение количества тепла для нагрева металла адсорбера

Q₁ = М_АДС * С_М * ₁,

Где ₁ - средний подогрев металла адсорбера,



₁ = - t₁

₁ = - 10

₁ = 130 ⁰C.

Q₁ = 5700 * 0,503 * 130

Q₁ = 372728,2 кДж.

8.2.3.1.2.2 Определение количества тепла для нагрева адсорбента

Q₂ = * (?^AL* С ^AL*Н ^AL +?^NaX * С^NaX *Н^NaX )* ₁

Где ?^AL = 800 кг /м³ - насыпная плотность активной окиси алюминия;

?^NaX = 600 кг /м³ - насыпная плотность цеолита;

С^NaX = 1,05 кДж / (кг*град) - теплоемкость цеолита;

С^AL = 1 кДж / (кг*град) - теплоемкость активной окиси алюминия;

Q₂ = * (???*1*0,442 + 600*1,05*1,179 )*130

Q₂ = 1007500 кДж.

8.2.3.1.2.3 Определение количества тепла для десорбции влаги в адсорбентах

Регенерируем два адсорбента:

Q₃ = *(?^AL*Н ^AL*+?^NaX Н^NaX )*а^Н2О_С*r₁,

Где а^Н20_С = 0,2 кг/кг - статическая влагоёмкость адсорбента;

?_В = 1,204 кг / м³ - плотность воздуха при нормальных условиях;

r₁ = 4187 кДж / кг - теплота десорбции влаги;

Q₃ = *(800*0,442+600*1,179)*0,2*4187

Q₃ = 6280500 кДж.

?Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

?Q = 372728,2+ 1007500 + 6280500

?Q = 7660728 кДж.

Q_ГР = G_ГР * С_Р * ₂,

Где ₂ - среднее изменение температуры греющего газа в период нагрева адсорбера

₂ = t₃ -

₂ = 180 -

₂ = 110 ⁰С.

Q_ГР = 9175 * 1,235 * 110

Q_ГР = 1246424 кДж.

?_ПРЕД = 1,1 * ,

?_ПРЕД = 6,76 ч = 24338,82 с.

N^max_ДОП = 588,59 * ,

N^max_ДОП = 11,60 кВт.

Условие выполняется : N_ДОП = 11,41 кВт N^max_ДОП = 11,60 кВт.



8.2.3.1.3 Определение времени нагрева

?_НАГР = ?_ПРЕД * ( 1 - ) + К * ?₅,

Где ?₅ - время нагрева электроподогревателя;

?_НАГР = 24338,82 * ( 1 - ) + 1,1 * 427,55

?_НАГР = 24346,24 с = 6 часов 46 минут.

Принимаем ?_НАГР = 6 часов 50 минут.

8.2.3.1.4. Определение времени охлаждения

?_ОХЛ=

Где ₄ =?₃ = 170 ⁰С - изменение температуры электроподогревателя в период охлаждения, ₅ - разность между средней температурой адсорбера в конце нагрева и темпера - турой в конце охлаждения,

₅ = - t₆

₅ = - 30, ₅ = 120 ⁰С,

₆ - разность между средней температурой холодного конца адсорбера в процессе охлаждения и начальной температурой охлаждающего газа,



₆ = - t₅

₆ = - 10

₆ = 65 ⁰С,

?_ОХЛ =

?_ОХЛ = 2,08 ч = 2 часа 5 минут.

Принимаем ?_ОХЛ = 2 часа 10 минут.

8.2.3.1.5 Определение времени сброса и наполнения

Принимаем время сброса ?_СБР = ?_НАП = 10 минут.

8.2.3.1.6 Суммарное время первичной регенерации

?_РЕГ = ?_НАГР +??_ОХЛ +??_НАП +??_СБР

?_РЕГ = 6 часов 50 минут + 2 часа 10 минут + 10 минут + 10 минут

?_РЕГ = 9 часов 20 минут.

Принимаем время первичной регенерации ?_{РЕГ 1} = 9 часов 30 минут.

8.2.3.2 Вторичная регенерация

8.2.3.2.1 Исходные данные

Количества, м³/ч

греющего газа G_ГР = 9175

охлаждающего газа G_ОХЛ = 9175

Температуры, ⁰С

начальная температура адсорбера t₁ = 20

греющего газа на входе в электроподогреватель t₂ = 10

греющего газа на выходе из электроподогревателя t₃ = 180

греющего газа в конце десорбции t₄ = 120

охлаждающего газа t₅ = 10

адсорбера в момент переключения t₆ = 30

Давления, МПа

греющего и охлаждающего газаъ Р₂ = 0,115

Высоты слоев адсорбента, м

высота слоя активной окиси алюминия Н^AL = 0,442

высота слоя цеолита Н^NaX = 1,179

мощность электроподогревателя, кВт N_у = 600

масса адсорбера, кг М = 5700

диаметр адсорбера, м Д = 3

влагосодержание воздуха, поступающего в адсорбер, кг/кг d = 0,000952

8.2.3.2.2 Расчет мощности, необходимой для подогрева газа

N_У = N_ЭЛ + N_ДОП,

Где N_ЭЛ - мощность, необходимая для подогрева газа, нагрева адсорберов, нагрева адсорбента и т.д.

N_ДОП - мощность, необходимая для нагрева электроподогревателя.

Мощность, необходимую для подогрева газа в электроподогреватель, рассчитываем по формуле :

N_ЭЛ =

Где G_ГР = 9175 м³/ч - количество греющего азота,

К = 1,1 - коэффициент, учитывающий потерю тепла на нагрев изоляции и трубопроводов;

С_Р = 1,235 кДж / ( м³*град ) - теплоемкость греющего воздуха;

N_ЭЛ = ,

N_ЭЛ = 588,59 кВт.

Мощность, необходимую для нагрева электроподогревателя, рассчитываем по формуле :

N_ДОП = N_У - N_ЭЛ

N_ДОП = 600 - 588,59

N_ДОП = 11,41 кВт.

Мощность, необходимая для нагрева электроподогревателя, должна удовлетворять условию

N_ДОП N^max_ДОП,

где :

N^max_ДОП = N_ЭЛ * ,

где

С_М = 0,503 кДж / ( кг*град ) - теплоемкость металла;

₃ - подогрев газа в электроподогревателе,

₃ = t₃ - t₅

₃ = 180 - 10

₃ = 170 ⁰С;

? = 5 кг / кВт - удельная масса электроподогревателя, приходящаяся на единицу мощности;

?_ПРЕД = К * ,

Где ?Q - суммарное количество тепла, необходимое для десорбции примесей;

Q_ГР - тепло, вносимое греющим газом.

8.2.3.2.2.1 Определение количества тепла для нагрева металла адсорбера

Q₁ = М_АДС * С_М * ₁,

Где ₁ - средний подогрев металла адсорбера,

₁ = - t₁

₁ = - 10

₁ = 130 ⁰C.

Q₁ = 5700 * 0,503 * 130

Q₁ = 372728,2 кДж.

8.2.3.2.2.2 Определение количества тепла для нагрева адсорбента

Q₂ = * (?^AL* С ^AL*Н ^AL +?^NaX * С^NaX *Н^NaX )* ₁



Где ?^AL = 800 кг /м³ - насыпная плотность активной окиси алюминия;

?^NaX = 600 кг /м³ - насыпная плотность цеолита;

С^NaX = 1,05 кДж / (кг*град) - теплоемкость цеолита;

С^AL = 1 кДж / (кг*град) - теплоемкость активной окиси алюминия;

Q₂ = * (???*1*0,442 + 600*1,05*1,179 )*130

Q₂ = 1007500 кДж.

8.2.3.2.2.3 Определение количества тепла для десорбции влаги из адсорбента

Регенерируем два адсорбента:

Q₃ = *(?^AL*Н ^AL*+?^NaX Н^NaX )*а^Н2О_С*r₁,

Где а^Н20_С = 0,2 кг/кг - статическая влагоёмкость адсорбента;

?_В = 1,204 кг / м³ - плотность воздуха при нормальных условиях;

r₁ = 4187 кДж / кг - теплота десорбции влаги;

Q₃ = *(800*0,442+600*1,179)*0,2*4187

Q₃ = 6280500 кДж.

?Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

?Q = 372728,2+ 1007500 + 6280500

?Q = 7660728 кДж.

Q_ГР = G_ГР * С_Р * ₂,



Где ₂ - среднее изменение температуры греющего газа в период нагрева адсорбера

₂ = t₃ -

₂ = 180 -

₂ = 110 ⁰С.

Q_ГР = 9175 * 1,235 * 110

Q_ГР = 1246424 кДж.

?_ПРЕД = 1,1 * ,

?_ПРЕД = 6,76 ч = 24338,82 с.

N^max_ДОП = 588,59 * ,

N^max_ДОП = 11,60 кВт.

Условие выполняется : N_ДОП = 11,41 кВт N^max_ДОП = 11,60 кВт.

8.2.3.2.3 Определение времени нагрева

?_НАГР = ?_ПРЕД * ( 1 - ) + К * ?₅,

Где ?₅ - время нагрева электроподогревателя;

?₅ = ? * C_М * ₃,

?₅ = 5 * 0,503 * 170

?₅ = 427,55с.

?_НАГР = 24338,82 * ( 1 - ) + 1,1 * 427,55

?_НАГР = 24346,24 с = 6 часов 46 минут.

Принимаем ?_НАГР = 6 часов 50 минут.

8.2.3.2.4 Определение времени охлаждения

?_ОХЛ=

Где ₄ =?₃ = 170 ⁰С - изменение температуры электроподогревателя в период охлаждения;

₅ - разность между средней температурой адсорбера в конце нагрева и темпера - турой в конце охлаждения,

₅ = - t₆

₅ = - 30

₅ = 120 ⁰С,

₆ - разность между средней температурой холодного конца адсорбера в процессе охлаждения и начальной температурой охлаждающего газа,

₆ = - t₅

₆ = - 10

₆ = 65 ⁰С,

?_ОХЛ =

?_ОХЛ = 2,08 ч = 2 часа 5 минут.

Принимаем ?_ОХЛ = 2 часа 10 минут.

8.2.3.2.5 Определение времени сброса и наполнения

Принимаем время сброса ?_СБР = ?_НАП = 10 минут.

8.2.3.2.6 Суммарное время вторичной регенерации

?_РЕГ = ?_НАГР +??_ОХЛ +??_НАП +??_СБР

?_РЕГ = 6 часов 50 минут + 2 часа 10 минут + 10 минут + 10 минут

?_РЕГ = 9 часов 20 минут.

Принимаем время вторичной регенерации ?_{РЕГ 2} = 9 часов 30 минут.

8.2.3.3 Третья регенерация

8.2.3.3.1 Исходные данные

Количества, м³/ч

греющего газа G_ГР = 9175

охлаждающего газа G_ОХЛ = 9175

Температуры, ⁰С

начальная температура адсорбера t₁ = 20

греющего газа на входе в электроподогреватель t₂ = 10

греющего газа на выходе из электроподогревателя t₃ = 180

греющего газа в конце десорбции t₄ = 120

охлаждающего газа t₅ = 10

адсорбера в момент переключения t₆ = 30

Давления, МПа

греющего и охлаждающего газа Р₂ = 0,115

Высоты слоев адсорбента, м

высота слоя активной окиси алюминия Н^AL = 0,442

высота слоя цеолита Н^NaX = 1,179

мощность электроподогревателя, кВт N_у = 600

масса адсорбера, кг М = 5700

диаметр адсорбера, м Д = 3

влагосодержание воздуха, поступающего в адсорбер, кг/кг d = 0,000952

8.2.3.3.2 Расчет мощности, необходимой для подогрева газа в электроподогревателе

N_У = N_ЭЛ + N_ДОП,

Где N_ЭЛ - мощность, необходимая для подогрева газа, нагрева адсорберов, нагрева адсорбента и т.д.

N_ДОП - мощность, необходимая для нагрева электроподогревателя.

Мощность, необходимую для подогрева газа, рассчитываем по формуле :

N_ЭЛ =

Где G_ГР = 9175 м³/ч - количество греющего воздуха,

К = 1,1 - коэффициент, учитывающий потерю тепла на нагрев изоляции и трубопроводов;

С_Р = 1,235 кДж / ( м³*град ) - теплоемкость греющего воздуха;

N_ЭЛ = ,

N_ЭЛ = 588,59 кВт.

Мощность, необходимую для нагрева электроподогревателя, рассчитываем по формуле :

N_ДОП = N_У - N_ЭЛ

N_ДОП = 600 - 588,59

N_ДОП = 11,41 кВт.

Мощность, необходимая для нагрева электроподогревателя, должна удовлетворять условию

N_ДОП N^max_ДОП,

Где N^max_ДОП = N_ЭЛ * ,

Где С_М = 0,503 кДж / ( кг*град ) - теплоемкость металла;

₃ - подогрев газа,

₃ = t₃ - t₅

₃ = 180 - 10

₃ = 170 ⁰С;

? = 5 кг / кВт - удельная масса электроподогревателя, приходящаяся на единицу мощности;

?_ПРЕД = К * ,



Где ?Q - суммарное количество тепла, необходимое для десорбции примесей;

Q_ГР - тепло, вносимое греющим газом.

8.2.3.3.2.1 Определение количества тепла для нагрева металла адсорбера

Q₁ = М_АДС * С_М * ₁,

Где ₁ - средний подогрев металла адсорбера,

₁ = - t₁

₁ = - 10

₁ = 130 ⁰C.

Q₁ = 5700 * 0,503 * 130

Q₁ = 372728,2 кДж.

8.2.3.3.2.2 Определение количества тепла для нагрева адсорбента

Q₂ = * (?^AL* С ^AL*Н ^AL +?^NaX * С^NaX *Н^NaX )* ₁

Где ?^AL = 800 кг /м³ - насыпная плотность активной окиси алюминия;

?^NaX = 600 кг /м³ - насыпная плотность цеолита;

С^NaX = 1,05 кДж / (кг*град) - теплоемкость цеолита;

С^AL = 1 кДж / (кг*град) - теплоемкость активной окиси алюминия;

Q₂ = * (???*1*0,442 + 600*1,05*1,179 )*130

Q₂ = 1007500 кДж.

8.2.3.3.2.3 Определение количества тепла для десорбции влаги и СО₂ из адсорбентов

Регенерируем два адсорбента:

Q₃ = G_ГР** (?_В *d * r₁ + ?_СО2 * Y* r₂),

Где - суммарное время адсорбции воды и СО₂ из воздуха, состоящее из времени охлаждения при 1-ой регенерации, времени нагрева и охлаждения при 2-ой регенерации, ч;

r₁ = 4187 кДж / кг - теплота десорбции влаги;

r₂ = 695 кДж / кг - теплота десорбции углекислоты;

?_В = 1,204 кг /м³ - плотность воздуха при нормальных условиях;

?^СО2 = 1,832 кг /м³ - плотность углекислоты при нормальных условиях;

d = 0,000952 кг/кг - влагосодержание воздуха, поступающего в адсорбер; Y = 0,000350 м³/м³ содержание СО₂ в воздухе.;

= ??_{ОХЛ 1} +??_{НАГР 2} +??_{ОХЛ 2,}

= 2 часа 10 мин + 6 часов 50 мин + 2 часа 10 мин

= 11 часов 10 мин = 11,17 ч

Q₃ = 9175 * 11,17 * (1,204*0,000952*4187 + 1,832*0,000350*695),

Q₃ = 537512,72 кДж.

?Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

?Q = 372728,2+ 1007500 + 537751,72

?Q = 1917740,96 кДж.



Q_ГР = G_ГР * С_Р * ₂,

Где ₂ - среднее изменение температуры греющего газа в период нагрева адсорбера

₂ = t₃ -

₂ = 180 -

₂ = 110 ⁰С.

Q_ГР = 9300 * 1,235 * 110

Q_ГР = 1246424 кДж.