Расчет воздухоразделительной установки средней производительности КжКАж-0,25

Курсовой проект - Разное

Другие курсовые по предмету Разное

рованный файл, состоящий из нескольких программ типа SUBROUTINE. Программа разработана на кафедре криогенной техники, находится в студенческом архиве и имеет имя KOLONNA. Структура головного сегмента приводится ниже:

// JECSUR JOB 319-01, CYPIHA, 3-81, PROEC1, MS6LEVEL-1, CLASS-C //EXEC FORTGCLG // FОRТ. SYSPRINT DO SYSOUT=J COMMON/IS/IS, IS1 REAL*8 IS (82), IS1 (36) NAMELIST/LIST1/IS/LIST2/IS1 READ (5, LIST1) IF (IS (82)) 1, 2, 1 1 READ (5, LIST2) 2 CALL PROEC1 STOP 5 END При расчете процесса ректификации воздух рассматривается как смесь трех компонентов N2 - Аr - О2. В колонну подается шесть потоков питания: N, S, R, D и выводится пять продуктов разделения: А, Е, С, Н, К. При проведении этого расчета используются принятые концентрации продуктов разделения воздуха и концентрации промежуточных продуктов разделения - кубовой жидкости и азотной флегмы. Методика расчета процесса ректификации позволяет рассматривать воздух как смесь трех компонентов и дает возможность проводить определение не только числа теоретических тарелок, но и действительных. При расчете колонн простой структуры лишние потоки обнуляются. Для расчета нижней колонны задаются количество вещества в потоке питания В, его состав и энергетическое состояние, тепловая нагрузка на конденсатор (Q=4000-5000 Дж/моль), давление колонны. Конечными продуктами разделения являются азотная флегма D и кубовая жидкость R, которые являются потоками питания для расчета верхней колонны. Продуктами разделения верхней колонны являются потоки газообразного азота А и жидкого кислорода К. Основу расчета составляет определение средних коэффициентов эффективности каждой тарелки, которые зависят от гидродинамических, конструктивных и термодинамических показателей.

Коэффициенты эффективности рассчитываются по схеме:

 

.

 

где z - число ветвей потоков на тарелке,

gz - относительный расход жидкости на ветвях потока (? gz=1),

?z - относительная скорость пара на ветвях потока,

sz - число секций полного перемешивания в ветвях потока. При расчете расстояние между тарелками l, должно быть таким, чтобы верхняя граница слоя пены не доходила до вышележащей тарелки () [2]. Для определения материальных потоков и нагрузки на конденсатор-испаритель производится термодинамический расчет (приложение 1).

Полученные результаты:

А= 0.8108786 моль/моль - азот;

К= 0.1891192 моль/моль - кислород;

R= 0. 5830671 моль/моль - кубовая жидкость;

D= 0. 4169329 моль/моль - азотная флегма.

Тепловая нагрузка на конденсатор составила Q=4134 кДж/кмоль.

Для определения геометрических, термодинамических и гидродинамических параметров ректификационных колонн производится технологический расчет (приложение 2). Из результатов расчета видно, что коэффициент эффективности тарелки находится в пределах 0.5-0.8, расстояние между тарелками соответствует рекомендуемому расстоянию между тарелками для колонн определенного диаметра [3]. При сопоставлении полученных результатов с данными из литературы можно сделать вывод о том, что процесс ректификации выполнен правильно [2].

 

Расчет параметров установки

 

Баланс установки.

 

,

 

где плотность воздуха при нормальных условиях[7], плотность азота при нормальных условиях[7], плотность кислорода при нормальных условиях[7], изотермический эффект Джоуля - Томпсона, адиабатный перепад в детандере, адиабатный КПД детандера[9], теплоприток из окружающей среды, задается по производительности установки[9], разность температур на теплом конце теплообменника - ожижителя, теплоемкость азота при и [7].

 

кДж/кг,

550.98 кДж/кг[7],

= 515.53 кДж/кг[7],

 

Из выражения определяется энтальпия точки [1], где 496.95 кДж/кг[7],

381.9 кДж/кг[7]- принимается,

кДж/кг кДж/кг.

энтальпия газообразного кислорода при и

 

494.64 кДж/кг[7],

=545.7 кДж/кг[7],

 

энтальпия жидкого кислорода при и

температура жидкого кислорода заданной концентрации при выходе из испарителя.

93 К[7],

 

147.21 кДж/кг[7],

137.04 кДж/кг[7],

Из основного баланса установки выражается - доля воздуха, идущего на расширение в турбодетандер:

 

= 0.54 кг/кг.

 

После определения доли воздуха, поступающего на расширение в турбодетандер, проверяется на работоспособность основной теплообменный аппарат. Для этого строятся температурные кривые.

 

,

,

,

,

 

Таблица 1

, кДж/кг, кДж/кгТВ, КТН, К, К1/ 0-0497520,8283,1263,519,60.0771-1466,367502,89260,5246,214,30.0752-2435,734484,98239,4229,110,30.0983-3405,101467,07219,8211,97,90.1194-4374,468449,16202,1194,87,30.1225-5343,835431,25185,5177,67,90.1096-6313,202413,34169,7160,59,20.0917-7282,569395,43154,1143,410,70.0798-8251,936377,52138,4126,4120.0729-9221,303359,61122,4109,512,90.06910-10190,67341,7105,892,713,10.068

,

- среднеинтегральная разность температур,

К - минимальная разность температур между потоками.

 

 

Из полученных зависимостей видно, что теплообменный аппарат функционирует исправно, следовательно, долю воздуха, идущего на расширение в турбодетандер можно оставить равной .

 

Баланс переохладителя азотной флегмы

 

,

 

где - теплоемкость флегмы при и изменение температуры азотной флегмы при прохождении ее через переохладитель, плотность азотной флегмы при нормальных условиях[7],

 

328.1 кДж/кг[7],

333.44 кДж/кг - К[7].

 

Баланс переохладителя кубовой жидкости

 

,

 

где - теплоемкость кубовой жидкости при и - теплоемкость кислорода при нормальных условиях[7], изменение температуры кубовой жидкости при прохождении ее через переохладитель, плотность кубовой жидкости при нормальных условиях, 332.82 кДж/кг[7],