9.2.1 Исходные данные для расчета электроподогревателя

Количество отбросной фракции, м³/ч А = 1344,54

Массовый расход отбросной фракции, кг/с M_s = 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 d^Т_Н = 0,013

количество ТЭНов в аппарате n_Т = 48

длина шпильки L_Ш = 0,09

шаг размещения центральных перегородок L_bc = 0,190

длина входного участка L_bi = 0,190

длина выходного участка L_bo = 0,190

полная длина ТЭНа L_ТЭНа = 0,958

внутренний диаметр кожуха D_s = 0,5

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 = 0,075

наружный диаметр пучка ТЭНов D_otl = 0,497

диаметр окружности, проходящей через центры периферийного ряда

ТЭНов D_ctl = 0,484

диаметральный шаг пучка ТЭНов L_tp = 0,044

шаг треугольного пучка ТЭНов L_рp = 0,038

относительная высота свободного сегмента перегородки, % В_c = 15,00

число уплотняющих полос (пар) на одной перегородке N_ss = 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 n^Р_Т = 96 шт., полная длина каждого ТЭНа l_Т = 0,958 м, длина рабочей части каждого ТЭНа l_ТРЧ = 0,95 м.

9.2.2.1 Расчеты вспомогательных геометрических параметров

9.2.2.1.1 Площадь проходного сечения, S_m

,

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

,

0,003;

0,484;

L_tp,eff = L_tp = 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 D_s,

?_ds = 91,15 град.

?_ctl - угол между точками пересечения хорды сегментной перегородки с окружностью диаметром D_ctl, 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, S_wg



S_wg = 0,01847 м².

9.2.2.1.3.2 Расчет доли труб в окне перегородок, F_w

F_w = 0,08371.

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

F_c = 0,8326.

9.2.2.1.3.4 Расчет части площади окна перегородки, занятой трубами, S_wt

S_wt = 0,001067 м².



9.2.2.1.3.5 Расчет числа труб в окне перегородки, N_tw

N_tw = 8,0362.

9.2.2.1.3.6 Расчет площади проходного сечения потока через окно перегородки, S_w

S_w = 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, N_tcc

N_tcc = 9,1854.



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

N_tcw = 1,4067.

9.2.2.1.5 Расчет числа перегородок, N_b

Где L_ti = 0,958 м - сумма шагов размещения перегородок,

N_b = 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, 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 = 0,0065 м.

S_b = 0,001805 м².

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

F_{sb p} = 0,047264.



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

S_sb = 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, S_tb

S_tb = 0,0009154 м².

9.2.2.1.9 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 = 1,15.

9.2.2.1.10 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 = 0,047;

r_s = 0,49;

,

р = 0,576486;

J_l = 0,9237942.

9.2.2.1.11 Расчет поправочного коэффициента J_b

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



r_ss = 0;

,

c_bh = 1,35 при Re 100;

c_bh = 1,25 при Re 100;

J_b = 0,942631731.

9.2.2.1.12 Расчет поправочного коэффициента J_s

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

,



1;

n = 0,333 при Re 100;

n = 0,6 при Re 100;

J_s = 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 Т_Ф^СР и Р = 0,12 МПа

С_р = 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)

m_s = 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

,

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 = 0,988488;

,

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;

j_i = 0,0011693;

?_i = 132,3 Вт/(м²*К).

9.2.2.2.1.7 Расчет среднего коэффициента теплоотдачи к потоку отбросной фракции

,

J_tot = 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 l_ТРЧ = 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 R_СР 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 R_СР 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;

n_Т = 48 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;

l_ТРЧ = 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;

С_{Р 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;

n_Т = 48 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;

l_ТРЧ = 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;

С_{Р 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;

n_Т = 48 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;

l_ТРЧ = 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;

С_{Р 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;

n_Т = 48 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;

l_ТРЧ = 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;

С_{Р 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;

n_Т = 48 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;

l_ТРЧ = 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;

С_{Р 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;

n_Т = 48 шт - действительное количество ТЭНов в аппарате;

l_ТРЧ = 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;

С_{Р 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 R_l

,

Где r_lm = 0,047, r_s = 0,49, p = 0,576486 - см. п. 9.2.2.1.10;

R_l = 0,71171.

9.2.3.1.2 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} = 0,047264 - см. п. 9.2.2.1.6.2;

r_ss = 0,0 - см. п. 9.2.2.1.11;

R_b = 0,839561.

9.2.3.1.3 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 = 2.

9.2.3.2 Расчет гидравлических потерь

9.2.3.2.1 Расчет гидравлических потерь в поперечном потоке ?P_c

,

,

,



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;

f_i = 0,1145676;

?P_bi = 0,181585;

?P_с = 0,330072 кПа.

9.2.3.2.2 Расчет гидравлических потерь в окнах перегородок ?P_w

,

m_w = 13,04 кг/(м²*с).

?P_w = 0,772761 кПа.



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

?P_l = 0,351597 кПа.

9.2.3.2.4 Расчет общих гидравлических потерь в межтрубном пространстве ?P_s

?P_s = 1,45 кПа = 0,00145 МПа.



10. Подбор арматуры

10.1 Расчет регулирующих устройств

Пропускная способность регулирующих устройств рассчитывается по формуле

G = B * K_V * ,

K_V - 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 G_r = 0,65297 кмоль/кмоль кубовой жидкости с составом 32,084 % 0₂, 1,42 % A_r, 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 :

G_r = 0,65297 * 25 500 *

G_r = 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 :

K_V = ,

где

В = 1 - так как перед клапаном жидкость,

K_V =

K_V = 11,476 т/ч.

При работе регулирующего устройства на непереохлажденной жидкости полученное значение его пропускной способности должно быть увеличено в 5 раз, т. е.

K_V = 57,38 т/ч,

Выбираем клапан АДБ - 31 - 100/10 ( 2082 364 282 3409 014 ) Ду100 Рр10 - K_V = 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 G_N = 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 :

G_N = 0,02154 * 25 500 *

G_N = 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 :

K_V = ,

Где В = 1 - так как перед клапаном жидкость,

K_V =

K_V = 0,353 т/ч.

При работе регулирующего устройства на непереохлажденной жидкости полученное значение его пропускной способности должно быть увеличено в 5 раз, т. е.

K_V = 1,765 т/ч,

Выбираем клапан 2082 364 282 3210 003 Ду25 Рр 16 - K_V = 2,5 т/ч.

Возможно применение клапана КК7219. 00.000 Ду25 Ру 16 - K_V = 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 G_Аж = 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 :

G_Аж = 0,01855 * 25 500 *

G_Аж = 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 :



K_V = ,

где

В = 1 - так как перед клапаном жидкость,

K_V =

K_V = 1,41 т/ч.

При работе регулирующего устройства на непереохлажденной жидкости полученное значение его пропускной способности должно быть увеличено в 5 раз, т. е.

K_V = 7,05 т/ч,

Выбираем клапан 2082 364 282 3210 032 Ду25 Рр16 - K_V = 10 т/ч.

Возможно применение клапана КК7219. 00.000-03 Ду25 Ру 16 - K_V = 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 :

K_V = ,

где

В = 0,73,

K_V =

K_V = 0,765 т/ч.

Выбираем клапан КК7219. 00.000-07 Ду25 Ру 16 - K_V = 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 G_В = 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 :

G_В = 0,430638 * 25 500 *

G_В = 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 :

K_V =

K_V = 92,26 т/ч.

Выбираем клапан АДБ - 31 - 100/10 ( 2082 364 282 3409 027 ) Ду100 Рр10 - K_V = 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. G_Б = 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 :

G_Б = 0,12959 * 25 500 *

G_Б = 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 :

K_V = ,

Где В = 0,666,

K_V =

K_V = 34,6 т/ч.

Выбираем клапан АДБ - 31 - 100/10 ( 2082 364 282 3409 001 ) Ду100 Рр10 - K_V = 63 т/ч.

Возможно применение клапана КК7325.000 Ду100 Ру 10 - K_V = 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. G_Б = 0,0972 кмоль/кмоль отбросной фракции с составом 31,89 % 0₂ и 68,11 % N₂.

Массовый расход отбросной фракции :

G_Б = 0,0972 * 25 500 *

G_Б = 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 :



K_V = ,

Где В = 0,989,

K_V =

K_V = 74,6 т/ч.

Выбираем клапан АДБ - 31 - 100/10 ( 2082 364 282 3409 027 ) Ду100 Рр10 - K_V = 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 G_Фб = 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 :

G_Фб = 0,005 * 25 500 *

G_Фб = 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 :

K_V = ,

где

В = 0,647,

K_V =

K_V = 2,292 т/ч.

Выбираем клапан 25с30нж(НО) или 25с32нж(НЗ) Ду15 - K_V = 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 G_А = 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 :

G_А = 0,047 * 25 500 *

G_А = 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 :

K_V = ,

где

В = 0,974,

K_V =

K_V = 221,6 т/ч.

Выбираем клапан 25ч30нж1-4М(НО) или 25ч32нж1-4М(НЗ) Ду100 - K_V 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 G_А1 = 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 :

G_А1 = 0,26438 * 25 500 *

G_А1 = 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 :

K_V1 = ,



Где В = 0,952,

K_V1 =

K_V1 = 485,2 т/ч.

10.1.10.1.2 В пусковом режиме устройство должно пропустить G_А2 = 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 :

G_А2 = 0,68627 * 25 500 *

G_А2 = 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 :



K_V2 = ,

где

В = 0,952,

K_V2 =

K_V2 = 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 - K_V = 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 G_А = 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 :

G_А = 0,06412 * 25 500 *

G_А = 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 :

K_V = ,

Где В = 0,605,

K_V =

K_V = 21 т/ч.



10.1.11.2 Устройство должно пропустить G_В = 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 :

G_В = 0,06412 * 25 500 *

G_В = 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 :

K_V = ,

Где В = 0,548,

K_V =

K_V = 13,1 т/ч.

10.1.11.3 Выбираем клапан 25ч30нж1-4М(НО) или 25ч32нж1-4М(НЗ) Ду40 - K_V = 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 G_В = 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 :

G_В = 0,00588 * 25 500 *

G_В = 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:

K_V = ,

Где В = 0,93,

K_V =

K_V = 1,82 т/ч.

Выбираем клапан 25с30нж(НО) или 25с32нж(НЗ) Ду15 - K_V = 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 G_А = 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 :

G_А = 0,17647 * 25 500 *

G_А = 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 :

K_V = ,



Где В = 0,999,

K_V =

K_V = 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 G_В = 1 кмоль/кмоль воздуха.

Молекулярная масса воздуха ?_В = 28,96 кг / кмоль;

Плотность воздуха ?_В = 10,08 кг / м³.

Массовый расход воздуха :

G_В = 1 * 25 500 *

G_В = 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 :

K_V = ,

где

В = 0,997,

K_V =

K_V = 1361,2 т/ч.

Выбираем клапан пневматический управляемый 16-1LA-121TTG-B Ду16” фирмы «Flowseal». При K_V = 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 G_А = 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 :

G_А = 0,35294 * 25 500 *

G_А = 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 :

K_V = ,

В = 0,999,

K_V =

K_V = 878,5 т/ч.

Выбираем клапан пневматический управляемый 16-1LA-121TTG-B Ду16” фирмы «Flowseal». При K_V = 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 G_Аг = 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 :

G_Аг = 0,32549 * 25 500 *

G_Аг = 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 :

K_V = ,

где

В = 0,996,

K_V =

K_V = 446,47 т/ч.

Выбираем пневматический исполнительный механизм типа 3331/3278 с упирающейся дроссельной заслонкой Ду200 фирмы “Samson”. При K_V = 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 - K_V 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 G_Аг = 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 :

G_Аг = 0,32549 * 25 500 *

G_Аг = 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 :

K_V = ,

В = 0,5515,

K_V =

K_V = 69,24 т/ч.

Выбираем пневматический исполнительный механизм типа 241-1 с сервоприводом типа 271 Ду100 K_V = 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 - K_V 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 );

V_А = 35720 дм³ - объем адсорбера;

V_Ад = 11452 дм³ - объем, занимаемый адсорбентом;

? = 0,42 - порозность адсорбента;

Р_К = 9,177 кгс/см² - давление воздуха в конце наполнения;

Р_Н = 2,039 кгс/см² - давление воздуха в начале наполнения.

Диаметр прохода вентиля, мм

d_O =

d_O =

d_O = 29,6 мм.

Потребная пропускная способность устройства :

K_V = ,

где

f_O = 688,14 мм² - площадь прохода устройства;

? = 0,65 - коэффициент расхода для газообразных сред, соответствующий площади сечения устройства;

K_V =

K_V = 22,36 т/ч.

Выбираем автоматический шаровый кран в сборе 90-F1-100/TR35-AA Ду1”

K_V = 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 q_О.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 q_О.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

l_min^Аг = RT·ln(p·y_Aг / p_Аг),

где R = 8,314 кДж/кмольК - универсальная газовая постоянная;

Т = 293 К - температура воздуха при н.у.;

р = 7,75 бар - давление продукционного азот;

y_Аг = 0,9998 - чистота азота;

р_Аг = 0,7812 бар - парциальное давление азота в воздухе;

l_min^Аг = 8,314·293·ln(7,75·0,9998 / 0,7812),

l_min^Аг = 5589,204 кДж/кмоль,

l_min^Аг = 0,06469 кВт·ч/м³.

11.2 Полная теоретическая энергия выделения газообразного азота из воздуха при паспортной производительности установки

е_полн = l_min^Аг · П_Аг,

где П_Аг = 8000 м³/ч - паспортная производительность установки по газообразному азоту.

е_полн = 0,06469 · 8000_, е_полн = 517,52 кВт.

11.3 Минимальная теоретическая работы выделения чистого газообразного кислорода из воздуха при нормальных условиях

l_min^К = RT·ln(p·y_К / p_К),



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.;

y_К = 1 - чистота кислорода;

р_К = 0,2095 бар - парциальное давление кислорода в воздухе;

l_min^К = 8,314·293·ln(1,033·1 / 0,2095),

l_min^К = 3886,638 кДж/кмоль,

l_min^К = 0,04498 кВт·ч/м³.

11.4 Производительность установки по условному газу

Условный газ - 100% кислород.

П_у.г. = е_полн / l_min^К,