?_ПРЕД = 1,1 * ,

?_ПРЕД = 1,69 ч = 6092,84 с.

N^max_ДОП = 588,59 * ,

N^max_ДОП = 49,23 кВт.

Условие выполняется : N_ДОП = 11,41 кВт N^max_ДОП = 49,23 кВт.

8.2.3.3.3 Определение времени нагрева

?_НАГР = ?_ПРЕД * ( 1 - ) + К * ?₅,

Где ?₅ - время нагрева электроподогревателя;

?_НАГР = 6092,84* ( 1 - ) + 1,1 * 427,55

?_НАГР = 6447,26 с = 1 час 47 минут.

Принимаем ?_НАГР = 1 часа 50 минут.

8.2.3.3.4 Определение времени охлаждения

?_ОХЛ=

Где ₄ =?₃ = 170 ⁰С - изменение температуры 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 минуты.

Принимаем ?_ОХЛ = 2 часа 10 минут.

8.2.3.3.5 Определение времени сброса и наполнения

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

8.2.3.3.6. Суммарное время третьей регенерации

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

?_РЕГ = 1 час 50 минут + 2 часа 10 минут + 10 минут + 10 минут

?_РЕГ = 4 час 20 мин.

Принимаем время третьей регенерации ?_{РЕГ 3} = 4 часа 30 минут.

8.2.3.4 Суммарное время тройной регенерации

???_РЕГ = ?_{РЕГ 1} +??_{РЕГ 2} +??_{РЕГ 3}

??_РЕГ = 9 часов 30 мин + 9 часов 30 мин + 4 часа 30 мин

???_РЕГ = 23 часа 30 минут.

Время подготовки блока очистки к работе составит 24 часа.

8.2.4 Режим тройной регенерации слоёв адсорбента воздухом через электроподогреватель мощностью 600 кВт (работа двумя электроподогревателями)

8.2.4.1 Первичная регенерация

8.2.4.1.1 Исходные данные

Количества, м³/ч

греющего газа G_ГР = 5325

охлаждающего газа G_ОХЛ = 5325

Температуры, ⁰С

начальная температура адсорбера t₁ = 20

греющего газа на входе в электроподогреватель t₂ = 10

греющего газа на выходе из электроподогревателя t₃ = 300

греющего газа в конце десорбции t₄ = 200

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

8.2.4.1.2 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 = 5325 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 = 582,74 кВт.

Мощность, необходимую для нагрева электроподогревателя, рассчитываем по формуле :

N_ДОП = N_У - N_ЭЛ

N_ДОП = 600 - 582,74

N_ДОП = 17,26 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 - 10

₃ = 290 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.

8.2.4.1.2.1 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 = 659442,3 кДж.

8.2.4.1.2.2 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 = 17825000 кДж.

8.2.4.1.2.3 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+ 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 = 5325 * 1,235 * 190

Q_ГР = 1249511 кДж.

?_ПРЕД = 1,1 * ,

?_ПРЕД = 7,68 ч = 27643,51 с.

N^max_ДОП = 582,74 * ,

N^max_ДОП = 17,42 кВт.

Условие выполняется : N_ДОП = 17,26 кВт N^max_ДОП = 17,42 кВт.

8.2.4.1.3 Определение времени нагрева

?_НАГР = ?_ПРЕД * ( 1 - ) + К * ?₅,

?_НАГР = 27643,51 * ( 1 - ) + 1,1 * 729,35

?_НАГР = 27650,57 с = 7 часов 41 минута.

Принимаем ?_НАГР = 7 часов 45 минут.

8.2.4.1.4 Определение времени охлаждения

?_ОХЛ=

Где ₄ =?₃ = 290 ⁰С - изменение температуры в период охлаждения,

₅ - разность между средней температурой адсорбера в конце нагрева и температурой 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 = - 10

₆ = 105 ⁰С,

?_ОХЛ =

?_ОХЛ = 4,02 ч = 4 часа 1 минута.

Принимаем ?_ОХЛ = 4 часа 5 минут.

8.2.4.1.5 Определение времени сброса и наполнения

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



8.2.4.1.6 Суммарное время первичной регенерации

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

?_РЕГ = 7 часов 45 минут + 4 часа 5 минут + 10 минут + 10 минут

?_РЕГ = 12 часов 10 минут.

Принимаем время первичной регенерации ?_{РЕГ 1} = 12 часов 30 минут.

8.2.4.2 Вторичная регенерация

8.2.4.2.1 Исходные данные

Количества, м³/ч

греющего газа G_ГР = 5325

охлаждающего газа G_ОХЛ = 5325

Температуры, ⁰С

начальная температура адсорбера t₁ = 20

греющего газа на входе в электроподогреватель t₂ = 10

греющего газа на выходе из электроподогревателя t₃ = 300

греющего газа в конце десорбции t₄ = 200

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

8.2.4.2.2 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 электроподогревателе, рассчитываем по формуле :

N_ЭЛ =

Где G_ГР = 5325 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 = 582,74 кВт.

Мощность, необходимую для нагрева электроподогревателя, рассчитываем по формуле :

N_ДОП = N_У - N_ЭЛ

N_ДОП = 600 - 582,74

N_ДОП = 17,26 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,

₃ = t₃ - t₅

₃ = 300 - 10

₃ = 290 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.

8.2.4.2.2.1 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 = 659442,3 кДж.

8.2.4.2.2.2 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 = 17825000 кДж.

8.2.4.2.2.3 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;

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+ 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 = 5325 * 1,235 * 190

Q_ГР = 1249511 кДж.

?_ПРЕД = 1,1 * ,

?_ПРЕД = 7,68 ч = 27643,51 с.

N^max_ДОП = 582,74 * ,

N^max_ДОП = 17,42 кВт.

Условие выполняется : N_ДОП = 17,26 кВт N^max_ДОП = 17,42 кВт.

8.2.4.2.3 Определение времени нагрева

?_НАГР = ?_ПРЕД * ( 1 - ) + К * ?₅,



?_НАГР = 27643,51 * ( 1 - ) + 1,1 * 729,35

?_НАГР = 27650,57 с = 7 часов 41 минута.

Принимаем ?_НАГР = 7 часов 45 минут.

8.2.4.2.4 Определение времени охлаждения

?_ОХЛ=

Где ₄ =?₃ = 290 ⁰С - изменение температуры в период охлаждения,

₅ - разность между средней температурой адсорбера в конце нагрева и температурой 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 = - 10

₆ = 105 ⁰С,

?_ОХЛ =

?_ОХЛ = 4,02 ч = 4 часа 1 минута.

Принимаем ?_ОХЛ = 4 часа 5 минут.

8.2.4.2.5 Определение времени сброса и наполнения

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

8.2.4.2.6 Суммарное время второй регенерации

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

?_РЕГ = 7 часов 45 минут + 4 часа 5 минут + 10 минут + 10 минут

?_РЕГ = 12 часов 10 минут.

Принимаем время вторичной регенерации ?_{РЕГ 2} = 12 часов 30 минут.

8.2.4.3 Третья регенерация

8.2.4.3.1 Исходные данные

Количества, м³/ч

греющего газа G_ГР = 5325

охлаждающего газа G_ОХЛ = 5325

Температуры, ⁰С

начальная температура адсорбера t₁ = 20

греющего газа на входе в электроподогреватель t₂ = 10

греющего газа на выходе из электроподогревателя t₃ = 300

греющего газа в конце десорбции t₄ = 200

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

8.2.4.3.2 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 в электроподогревателе, рассчитываем по формуле :

N_ЭЛ =

Где G_ГР = 5325 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 = 582,74 кВт.

Мощность, необходимую для нагрева электроподогревателя, рассчитываем по формуле :

N_ДОП = N_У - N_ЭЛ

N_ДОП = 600 - 582,74

N_ДОП = 17,26 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,

₃ = t₃ - t₅

₃ = 300 - 10

₃ = 290 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.

8.2.4.3.2.1 Определение количества тепла для нагрева металла адсорбера

Q₁ = М_АДС * С_М * ₁,

Где ₁ - средний подогрев металла адсорбера,

₁ = - t₁

₁ = - 20

₁ = 230 ⁰C.

Q₁ = 5700 * 0,503 * 230

Q₁ = 659442,3 кДж.

8.2.4.3.2.2 Определение количества тепла для нагрева адсорбентов

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.

8.2.4.3.2.3 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,}

= 4 часа 5 мин + 7 часов 45 мин + 4 часа 5 мин

= 15 часов 55 мин = 15,92 ч

Q₃ = 5325 * 15,92 * (1,204*0,000952*4187 + 1,832*0,000350*695),

Q₃ = 444623,3 кДж.

?Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

?Q = 659442,3+ 1782500 + 444623,3

?Q = 2886566 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 = 5325 * 1,235 * 190

Q_ГР = 1249511 кДж.

?_ПРЕД = 1,1 * ,

?_ПРЕД = 2,54 ч = 9148, 22 с.

N^max_ДОП = 582,74 * ,

N^max_ДОП = 56,02 кВт.

Условие выполняется : N_ДОП = 17,26 кВт N^max_ДОП = 56,02 кВт.

8.2.4.3.3 Определение времени нагрева

?_НАГР = ?_ПРЕД * ( 1 - ) + К * ?₅,

где?₅ - время нагрева электроподогревателя;

?₅ = ? * C_М * ₃,

?₅ = 5 * 0,503 * 290

?₅ = 729,35 с.

?_НАГР = 9148,22* ( 1 - ) + 1,1 * 729,35

?_НАГР = 9686,4 с = 2 час 41 минута.

Принимаем ?_НАГР = 2 часа 45 минут.

8.2.4.3.4 Определение времени охлаждения

?_ОХЛ=

Где ₄ =?₃ = 290 ⁰С - изменение температуры в период охлаждения,

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

₅ = - t₆

₅ = - 30, ₅ = 230 ⁰С,

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

₆ = - t₅

₆ = - 10

₆ = 105 ⁰С,

?_ОХЛ =



?_ОХЛ = 4,02 ч = 4 часа 1 минута.

Принимаем ?_ОХЛ = 4 часа 5 минут.

8.2.4.3.5 Определение времени сброса и наполнения

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

8.2.4.3.6 Суммарное время третьей регенерации

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

?_РЕГ = 2 часа 45 минут + 4 часа 5 минут + 10 минут + 10 минут

?_РЕГ = 7 часов 10 минут.

Принимаем время третьей регенерации ?_{РЕГ 3} = 7 часа 30 минут.

8.2.4.4 Суммарное время тройной регенерации

???_РЕГ = ?_{РЕГ 1} +??_{РЕГ 2} +??_{РЕГ 3}

??_РЕГ = 12 часов 30 мин + 12 часов 30 мин + 7 часа 30 мин

???_РЕГ = 32 часа 30 минут.

Время подготовки блока очистки к работе составит 33 часа.

8.3 Режим регенерации слоев адсорбента при условии содержания в них 7 % влаги (пуск после плановых остановок)

8.3.1 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 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 = 3

8.3.2 Расчет мощности, необходимой для подогрева газа

N_У = N_ЭЛ + N_ДОП,

Где N_ЭЛ - мощность, необходимая для подогрева газа в электроподогревателе, 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 = 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.

8.3.2.1 Определение количества тепла для нагрева металла адсорбера

Q₁ = М_АДС * С_М * ₁,

Где ₁ - средний подогрев металла адсорбера,

₁ = - t₁

₁ = - 20

₁ = 230 ⁰C.

Q₁ = 5700 * 0,503 * 230

Q₁ = 659442 кДж.

8.3.2.2 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 )*230

Q₂ = 1782500 кДж.

8.3.2.3 Определение количества тепла для десорбции влаги из адсорбента

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

Где а^Н20_С = 0,07 м³/м³ - статическая влагоемкость адсорбентов;

r₁ = 4187 кДж / кг - теплота десорбции влаги;

Q₃ = *(800*0,442+600*1,179)*0,07*4187

Q₃ = 2198175 кДж.

?Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

?Q = 659442 + 1782500 + 2198175

?Q = 4640117 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 = 18,54 ч = 66742,45 с.

N^max_ДОП = 119,54 * ,

N^max_ДОП = 1,35 кВт.

Условие выполняется : N_ДОП = 0,46 кВт N^max_ДОП = 1,35 кВт.

8.3.3 Определение времени нагрева

?_НАГР = ?_ПРЕД * ( 1 - ) + К * ?₅,

Где ?₅ - время нагрева электроподогревателя;

?_НАГР = 66742,45 * ( 1 - ) + 1,1 * 679,05

?_НАГР = 67234,95 с = 18 часов 41 минуты.

Принимаем ?_НАГР = 18 часов 45 минут.

8.3.4 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 температурой 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.

8.3.5 Определение времени сброса и наполнения

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



8.3.6 Суммарное время первичной регенерации

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

?_РЕГ = 18 часов 45 минут + 19 часов 40 минут + 10 минут + 10 минут

?_РЕГ = 38 часов 45 минут.

Принимаем с запасом по времени ?_РЕГ = 40 часов.



9. Поверочный расчет электроподогревателя

9.1 Проверочный расчет электроподогревателя мощностью 300 кВт

Электроподогреватель - вертикальный аппарат цилиндрической формы. Предназначен для нагрева регенерирующего газа. Основу данного аппарата составляют нагревательные элементы ТЭНы, расположенные в кожухе так, что оси ТЭНов и кожуха параллельны. Регенерирующий газ омывает пучок ТЭНов поперечно, чем достигается более высокий уровень теплообмена.

Цель поверочного расчета электроподогревателя - определение температур поверхности ТЭНов на каждом из участков и определение суммарного гидравлического сопротивления потока регенерирующего газа. Температура поверхности ТЭНов не должна превышать максимально допустимую величину в 600 ⁰С.

9.1.1 Исходные данные для расчета одного электроподогревателя

Количество отбросной фракции, м³/ч А = 4542

Массовый расход отбросной фракции, кг/с M_s = 1,536

Температура отбросной фракции на входе в аппарат, ⁰С = 8

Температура отбросной фракции на выходе из аппарата, ⁰С = 200

Температура ТЭНов в месте крепления, ⁰С = 8

Максимально допустимая температура ТЭНов, ⁰С = 600

Давление отбросной фракции на входе в аппарат, МПа = 0,12

Мощность одного ТЭНа, Вт n = 5000



9.1.1.1 Конструктивные размеры аппарата, м:

наружный диаметр ТЭНа d^Т_Н = 0,016

количество ТЭНов в аппарате n_Т = 60

длина шпильки L_Ш = 0,09

шаг размещения центральных перегородок L_bc = 0,251

длина входного участка L_bi = 0,336

длина выходного участка L_bo = 0,245

полная длина ТЭНа L_ТЭНа = 2,946

внутренний диаметр кожуха D_s = 0,7

зазор между внутренним диаметром кожуха и диаметром перегородки L_sb =0,0015

диаметральный зазор между ТЭНами и отверстиями в перегородках L_tb = 0,0005

высота свободного сегмента перегородки L_bch = 0,195

наружный диаметр пучка ТЭНов D_otl = 0,634

диаметр окружности, проходящей через центры периферийного ряда ТЭНов D_ctl = 0,618

диаметральный шаг пучка ТЭНов L_tp = 0,038

шаг треугольного пучка ТЭНов L_рp = 0,03

относительная высота свободного сегмента перегородки, % В_c = 27,857

число уплотняющих полос (пар) на одной перегородке N_ss = 0

площадь сегментной перегородки, м² = 0,29726

площадь днища, м² = 0,3848

9.1.2 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 n^р_Т = 120 шт., полная длина каждого ТЭНа l_Т = 1,585 м, длина рабочей части каждого ТЭНа l_ТРЧ = 1,495 м.

9.1.2.1 Расчеты вспомогательных геометрических параметров

9.1.2.1.1 Площадь проходного сечения, S_m

,

Где L_bb - разность между внутренним диаметром кожуха и наружным диаметром пучка труб

,

0,066;

0,618;

L_tp,eff = L_tp = 0,038 - для треугольных пучков труб

0,106371.



9.1.2.1.2 Расчет окон сегментных перегородок

?_ds - угол между точками пересечения хорды сегментной перегородки с окружностью диаметром D_s,

?_ds = 127,427 град.

?_ctl - угол между точками пересечения хорды сегментной перегородки с окружностью диаметром D_ctl, проходящей через центры наружного ряда труб,

?_ctl = 119,785 град.

9.1.2.1.3 Расчет проходного сечения потока в окне перегородки

9.1.2.1.3.1 Расчет площади свободного сегмента, S_wg

S_wg = 0,08758 м².

9.1.2.1.3.2 Расчет доли труб в окне перегородок, F_w

F_w = 0,19461.

9.1.2.1.3.3 Расчет доли труб, обтекаемых поперечным потоком в сечении пучка между кромками перегородок, F_c

F_c = 0,61078.

9.1.2.1.3.4 Расчет части площади окна перегородки, занятой трубами, S_wt

S_wt = 0,004695 м².



9.1.2.1.3.5 Расчет числа труб в окне перегородки, N_tw

N_tw = 23,3532.

9.1.2.1.3.6 Расчет площади проходного сечения потока через окно перегородки, S_w

S_w = 0,082885 м².

9.1.2.1.4 Расчет эффективного числа рядов труб, омываемых поперечным потоком

9.1.2.1.4.1 Расчет эффективного числа рядов труб, омываемых поперечным потоком, N_tcc

N_tcc = 10,3334.



9.1.2.1.4.2 Расчет эффективного число рядов труб, омываемых поперечным потоком в окне перегородки, N_tcw

N_tcw = 4,10664.

9.1.2.1.5 Расчет числа перегородок, N_b

Где L_ti = 1,585 м - сумма шагов размещения перегородок,

N_b = 5,31474.

9.1.2.1.6 Расчет параметров байпасного потока между пучком труб и кожухом

9.1.2.1.6.1 Расчет площади проходного сечения байпасного потока между пучком труб и внутренней поверхностью кожуха на длине, равной расстоянию между перегородками, S_b

,



Где L_pl - величина для учета байпасного потока через проходы между трубами в пучках, где

,

Где L_p - действительная ширина прохода между трубами, которая для треугольной разбивки труб принимается

L_pl = 0,008 м.

S_b = 0,018574 м².

9.1.2.1.6.2 Расчет отношения площади проходного сечения байпасного потока к общей площади проходного сечения, F_{sb p}

F_{sb p} = 0,174615.



9.1.2.1.7 Расчет площади проходного сечения протечек между кожухом и перегородкой, S_sb

S_sb = 0,0010655 м².

9.1.2.1.8 Расчет проходного сечения протечек газа между отверстиями в перегородках и трубами

9.1.2.1.8.1 Расчет площади проходного сечения протечек газа между отверстиями в перегородках и трубами, S_tb

S_tb = 0,001233 м².

9.1.2.1.9 Расчет поправочного коэффициента J_c

J_c - поправочный коэффициент, используемый для учета влияния потока через окна перегородок на параметр теплоотдачи J, который рассчитывается по поперечному потоку

J_c = 0,989762.

9.1.2.1.10 Расчет поправочного коэффициента J_l

J_l - поправочный коэффициент, используемый для учета влияния протечек через перегородку на теплоотдачу, для расчета которого существуют определяющие параметры

r_lm = 0,021613;

r_s = 0,463563;

,

где

р = 0,58046;

J_l = 0,964526.



9.1.2.1.11 Расчет поправочного коэффициента J_b

J_b - поправочный коэффициент, используемый для учета байпасных потоков, для расчета которого существует поправочный параметр

r_ss = 0;

,

где

c_bh = 1,35 при Re 100;

c_bh = 1,25 при Re 100;

J_b = 0,803909.

9.1.2.1.12 Расчет поправочного коэффициента J_s

J_s - поправочный коэффициент, используемый для учета влияния на теплоотдачу шага размещения перегородок на выходных (входных) участках

,

Где



1,338645;

n = 0,333 при Re 100;

n = 0,6 при Re 100;

J_s = 0,969736.

9.1.2.2 Расчет коэффициента теплоотдачи

9.1.2.2.1 Расчет коэффициента теплоотдачи на идеальных пучках труб

9.1.2.2.1.1 Расчет среднеарифметической температуры потока, по которой рассчитываются теплофизические свойства межтрубного потока



9.1.2.2.1.2 Теплофизические свойства потока при Т_Ф^СР и Р = 0,12 МПа

С_р = 1012 - изобарная теплоемкость отбросной фракции, Дж/(кг*К);

?_Ф = 2207 * 10^-8 - динамическая вязкость отбросной фракции, Н*с/м²;

?_Ф = 315 * 10^-4 - теплопроводность отбросной фракции, Вт/(м*К);

?_Ф = 1,11 - плотность отбросной фракции, кг/м³.

9.1.2.2.1.3 Расчет массовой скорости потока, кг/(м²*с)

m_s = 14,44.

9.1.2.2.1.4 Расчет числа Рейнольдса потока

Re = 10468,35.



9.1.2.2.1.5 Расчет числа Прандтля потока

Pr = 0,709.

9.1.2.2.1.6 Расчет коэффициента теплоотдачи для идеального пучка труб

,

Где Ф_s - температурный фактор, определяемый как отношение вязкости при температуре потока к вязкости при температуре на поверхности теплообмена.

Для газов :

(Ф_s)^r = 1 - при охлаждении;

(Ф_s)^r = - при нагреве;

(Ф_s)^r =

(Ф_s)^r = 0,914018;

,

а₁ = 0,321, а₂ = - 0,388, а₃ = 1,450, а₄ = 0,519 - поправочные коэффициенты, справедливые для чисел Рейнольдса, лежащих в диапазоне от 10 000 до 100 000;

а = 0,080207;

j_i = 0,008445;

?_i = 141,85 Вт/(м²*К).

9.1.2.2.1.7 Расчет среднего коэффициента теплоотдачи к потоку отбросной фракции

,

J_tot = 0,744227;

?_Ф = 105,57 Вт/(м²*К).



9.1.2.2.1.8 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 10-ти поверхностей сегментных перегородок плюс поверхность одного днища.

Поверхность сегментной перегородки = 0,29726.

Поверхность днища = 0,38485.

Длина рабочей части ТЭНа l_ТРЧ = 1,495 м.

Суммарная поверхность ТЭНов будет равна:

9,0176 м².

Суммарная поверхность теплообмена будет равна:

12,3756 м².

9.1.2.2.1.9 Определение средней температуры поверхности ТЭНов

Поверхность теплообмена вычисляется по формуле:

,



Где 300000 Вт - суммарная мощность ТЭНов;

?_Ф = 105,57 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

606,12 К - средняя температура поверхности ТЭНов.

9.1.2.2.1.10 Определение начального электрического сопротивления R₀ каждого ТЭНа

Для определения электрического сопротивления ТЭНа R_СР при средней температуре его поверхности находим силу тока J исходя из условий:

N = 5000 Вт - мощность каждого ТЭНа;

U = 380 В - напряжение;

, J = 13,16 А - сила тока.

Электрическое сопротивление ТЭНа R_СР при средней температуре его поверхности находим по формуле:



28,87 Ом - электрическое сопротивление каждого ТЭНа при средней температуре его поверхности.

,

Где 0,0004 ⁰С^-1 - температурный коэффициент сопротивления нихрома;

606,12 К = 333,12 ⁰С - средняя температура поверхности ТЭНов.

Начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа R₀ находим по формуле:

25,48 Ом - начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа.

9.1.2.2.1.11 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, Вт;

тепловая нагрузка аппарата на i-том участке, Вт;

количество тепла для нагрева отбросной фракции на i-том участке, Вт;

J = 13,16 А - сила тока;

25,48 Ом - начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;

0,0004 ⁰С^-1 - температурный коэффициент сопротивления нихрома;

n_Т = 60 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;

l_ТРЧ = 2,99 м - полная длина рабочей части каждого ТЭНа;

?_Ф = 105,57 Вт/(м²*К) - средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной фракции;

1,536 кг/с - массовый расход отбросной фракции;

С_{Р Ф} = 1012 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;



9.1.2.2.1.12 Определение средней температуры ТЭНов на 1-м участке

9.1.2.2.1.12.1 Исходные данные для расчета

J = 13,16 А - сила тока;

25,48 Ом - начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;

0,0004 ⁰С^-1 - температурный коэффициент сопротивления нихрома;

n_Т = 60 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;

l_ТРЧ = 2,99 м - полная длина рабочей части каждого ТЭНа;

?_Ф = 105,57 Вт/(м²*К) - средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной фракции;

1,536 кг/с - массовый расход отбросной фракции;

С_{Р Ф} = 1012 Дж/(кг*К) - изобарная теплоемкость отбросной фракции;

l¹ = 0,492 м - полная длина каждого ТЭНа на 1-ом участке, равная двойной длине первого участка за вычетом двойной длины шпильки;

8 ⁰С - температура отбросной фракции на входе в 1-ый участок;

1,78 м² - поверхность теплообмена 1-го участка, равная сумме поверхности ТЭНов данного участка и одной поверхности сегментной перегородки.

9.1.2.2.1.12.2 Искомые величины

средняя температура поверхности ТЭНов на 1-ом участке, ⁰С;

температура отбросной фракции на выходе из 1-го участка, ⁰С;

количество тепла, Вт.



9.1.2.2.1.12.3 Полученные результаты

280,21 ⁰С - средняя температура поверхности ТЭНов на 1-ом участке;

38,16 ⁰С - температура отбросной фракции на выходе из 1-го участка;

48,44 Вт - количество тепла.

9.1.2.2.1.13 Определение средней температуры ТЭНов на 2-м участке

9.1.2.2.1.13.1 Исходные данные для расчета

J = 13,16 А - сила тока;

25,48 Ом - начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;

0,0004 ⁰С^-1 - температурный коэффициент сопротивления нихрома;

n_Т = 60 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;

l_ТРЧ = 2,99 м - полная длина рабочей части каждого ТЭНа;

?_Ф = 105,57 Вт/(м²*К) - средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной фракции;

1,536 кг/с - массовый расход отбросной фракции;

С_{Р Ф} = 1012 Дж/(кг*К) - изобарная теплоемкость отбросной фракции;

L² = 0,502 м - полная длина каждого ТЭНа на 2-ом участке, равная двойной длине второго участка;

38,16 ⁰С - температура отбросной фракции на входе во 2-ой участок;

2,11 м² - поверхность теплообмена 2-го участка, равная сумме поверхности ТЭНов данного участка и двух поверхностей сегментной перегородки.

9.1.2.2.1.13.2 Искомые величины

средняя температура поверхности ТЭНов на 2-ом участке, ⁰С;

температура отбросной фракции на выходе из 2-го участка, ⁰С;

количество тепла, Вт.

9.1.2.2.1.13.3 Полученные результаты

275,72 ⁰С - средняя температура поверхности ТЭНов на 2-ом участке;

69,71 ⁰С - температура отбросной фракции на выходе из 2-го участка;

49,35 Вт - количество тепла.

9.1.2.2.1.14 Определение средней температуры ТЭНов на 3-м участке

9.1.2.2.1.14.1 Исходные данные для расчета

J = 13,16 А - сила тока;

25,48 Ом - начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;

0,0004 ⁰С^-1 - температурный коэффициент сопротивления нихрома;

n_Т = 60 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;

l_ТРЧ = 2,99 м - полная длина рабочей части каждого ТЭНа;

?_Ф = 105,57 Вт/(м²*К) - средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной фракции;

1,536 кг/с - массовый расход отбросной фракции;

С_{Р Ф} = 1012 Дж/(кг*К) - изобарная теплоемкость отбросной фракции;

L³ = 0,502 м - полная длина каждого ТЭНа на 3-ом участке, равная двойной длине третьего участка;

69,91 ⁰С - температура отбросной фракции на входе в 3-ой участок;

2,11 м² - поверхность теплообмена 3-го участка, равная сумме поверхности ТЭНов данного участка и двух поверхностей сегментной перегородки.

9.1.2.2.1.14.2 Искомые величины

средняя температура поверхности ТЭНов на 3-ем участке, ⁰С;

температура отбросной фракции на выходе из 3-го участка, ⁰С;

количество тепла, Вт.

9.1.2.2.1.14.3 Полученные результаты

310,44 ⁰С - средняя температура поверхности ТЭНов на 3-ем участке;

102,06 ⁰С - температура отбросной фракции на выходе из 3-го участка;

49,96 Вт - количество тепла.

9.1.2.2.1.15 Определение средней температуры ТЭНов на 4-м участке

9.1.2.2.1.15.1 Исходные данные для расчета

J = 13,16 А - сила тока;

25,48 Ом - начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;

0,0004 ⁰С^-1 - температурный коэффициент сопротивления нихрома;

n_Т = 60 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;

l_ТРЧ = 2,99 м - полная длина рабочей части каждого ТЭНа;

?_Ф = 105,57 Вт/(м²*К) - средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной фракции;

1,536 кг/с - массовый расход отбросной фракции;

С_{Р Ф} = 1012 Дж/(кг*К) - изобарная теплоемкость отбросной фракции;

L⁴ = 0,502 м - полная длина каждого ТЭНа на 4-ом участке, равная двойной длине четвертого участка;

102,06 ⁰С - температура отбросной фракции на входе в 4-ой участок;

2,11 м² - поверхность теплообмена 4-го участка, равная сумме поверхности ТЭНов данного участка и двух поверхностей сегментной перегородки.

9.1.2.2.1.15.2 Искомые величины

средняя температура поверхности ТЭНов на 4-ом участке, ⁰С;

температура отбросной фракции на выходе из 4-го участка, ⁰С;

количество тепла, Вт.

9.1.2.2.1.14.3 Полученные результаты

345,59 ⁰С - средняя температура поверхности ТЭНов на 4-ом участке;

134,6 ⁰С - температура отбросной фракции на выходе из 4-го участка;

50,59 Вт - количество тепла.

9.1.2.2.1.16 Определение средней температуры ТЭНов на 5-м участке

9.1.2.2.1.16.1 Исходные данные для расчета

J = 13,16 А - сила тока;

25,48 Ом - начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;

0,0004 ⁰С^-1 - температурный коэффициент сопротивления нихрома;

n_Т = 60 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;

l_ТРЧ = 2,99 м - полная длина рабочей части каждого ТЭНа;

?_Ф = 105,57 Вт/(м²*К) - средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной фракции;

1,536 кг/с - массовый расход отбросной фракции;

С_{Р Ф} = 1012 Дж/(кг*К) - изобарная теплоемкость отбросной фракции;

L⁵ = 0,502 м - полная длина каждого ТЭНа на 5-ом участке, равная двойной длине пятого участка;

134,6 ⁰С - температура отбросной фракции на входе в 5-ой участок;

2,11 м² - поверхность теплообмена 5-го участка, равная сумме поверхности ТЭНов данного участка и двух поверхностей сегментной перегородки.

9.1.2.2.1.16.2 Искомые величины

средняя температура поверхности ТЭНов на 5-ом участке, ⁰С;

температура отбросной фракции на выходе из 5-го участка, ⁰С;

количество тепла, Вт.

9.1.2.2.1.16.3 Полученные результаты

381,19 ⁰С - средняя температура поверхности ТЭНов на 5-ом участке;

167,55 ⁰С - температура отбросной фракции на выходе из 5-го участка;

51,22 Вт - количество тепла.

9.1.2.2.1.17 Определение средней температуры ТЭНов на 6-м участке

9.1.2.2.1.17.1 Исходные данные для расчета

J = 13,16 А - сила тока;

25,48 Ом - начальное электрическое сопротивление каждого ТЭНа;

0,0004 ⁰С^-1 - температурный коэффициент сопротивления нихрома;

n_Т = 60 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;

l_ТРЧ = 2,99 м - полная длина рабочей части каждого ТЭНа;

?_Ф = 105,57 Вт/(м²*К) - средний коэффициент теплоотдачи к потоку отбросной фракции;

1,536 кг/с - массовый расход отбросной фракции;

С_{Р Ф} = 1012 Дж/(кг*К) - изобарная теплоемкость отбросной фракции;

L⁶ = 0,49 м - полная длина каждого ТЭНа на 6-ом участке, равная двойной длине шестого участка;

167,55 ⁰С - температура отбросной фракции на входе в 6-ой участок;

2,13 м² - поверхность теплообмена 6-го участка, равная сумме поверхности ТЭНов данного участка, одной поверхности сегментной перегородки и поверхности днища.

9.1.2.2.1.17.2 Искомые величины

средняя температура поверхности ТЭНов на 6-ом участке, ⁰С;

температура отбросной фракции на выходе из 6-го участка, ⁰С;

количество тепла, Вт.

9.1.2.2.1.17.3 Полученные результаты

402,9 ⁰С - средняя температура поверхности ТЭНов на 6-ом участке;

199,3 ⁰С - температура отбросной фракции на выходе из 6-го участка;

49,35 Вт - количество тепла.

9.1.2.2.1.18 Полученные результаты

Максимальная средняя температура поверхности ТЭНов 402,9 ⁰С, что не превышает максимально допустимую температуру поверхности ТЭНов.

Температура отбросной фракции на выходе из аппарата, полученная в результате расчета, 199,3 ⁰С. Погрешность расчета составляет -0,35 %, что находится в допустимой зоне ± 5 %.

Суммарное количество тепла, полученное в результате расчета, 298,91 Вт. Погрешность расчета составляет -0,36 %, что находится в допустимой зоне ± 5 %.

9.1.3 Расчет гидравлических потерь

9.1.3.1 Расчет поправочных коэффициентов гидравлических потерь

9.1.3.1.1 Расчет поправочного коэффициента, учитывающего влияние протечек на потери давления R_l

,

Где r_lm = 0,021613, r_s = 0,463563, p = 0,58046 - см. п. 9.2.1.10;

R_l = 0,810445.

9.1.3.1.2 Расчет поправочного коэффициента, учитывающего байпасные потоки R_b

,

Где c_bр = 4,5 при Re 100;

c_bр = 3,7 при Re 100;

F_{sb p} = 0,174615 - см. п. 9.2.1.6.2;

r_ss = 0,0 - см. п. 9.2.1.11;

R_b = 0,524098.

9.1.3.1.3 Расчет поправочного коэффициента, учитывающего влияние размещения перегородок на входе (выходе) на потери давления R_s

n = 1 при Re 100;

n = 0,2 при Re 100;

R_s = 1,636077.



9.1.3.2 Расчет гидравлических потерь

9.1.3.2.1 Расчет гидравлических потерь в поперечном потоке ?P_c

,

Где ,

,

Где

b₁ = 0,372, b₂ = - 0,123, b₃ = 7,0, b₄ = 0,500 - поправочные коэффициенты, справедливые для чисел Рейнольдса, лежащих в диапазоне от 10 000 до 100 000;

b = 0,456798;

f_i = 0,091426;

?P_bi = 0,361362;

?P_с = 0,662269 кПа.

9.1.3.2.2 Расчет гидравлических потерь в окнах перегородок ?P_w

,

Где

m_w = 16,3584 кг/(м²*с).

?P_w = 2,3176 кПа.

9.1.3.2.3 Расчет гидравлических потерь в концевых зазорах ( до первой и за последней перегородками ) ?P_l

?P_l = 0,432999 кПа.



9.1.3.2.4 Расчет общих гидравлических потерь в межтрубном пространстве ?P_s

?P_s = 3,412868 кПа = 0,003413 МПа.

9.2 Поверочный расчет электроподогревателя мощностью 120 кВт

Электроподогреватель - вертикальный аппарат цилиндрической формы. Предназначен для нагрева регенерирующего газа. Основу данного аппарата составляют нагревательные элементы ТЭНы, расположенные в кожухе так, что оси труб и кожуха параллельны. Регенерирующий газ омывает пучок ТЭНов поперечно, чем достигается более высокий уровень теплообмена.

Цель поверочного расчета электроподогревателя - определение температур поверхности ТЭНов на каждом из участков и определение суммарного гидравлического сопротивления потока регенерирующего газа. Температура поверхности ТЭНов не должна превышать максимально допустимую величину в 600 ⁰С.