Расчет воздухоразделительной установки средней производительности КжКАж-0,25

Курсовой проект - Разное

Другие курсовые по предмету Разное

p> 

Потери теплоты через изоляцию в окружающую среду Q5 приняты равными 20% от Q1+Q2+Q4:

 

.

 

Количество регенерирующего газа при продолжительности регенерации, равной: , примем .

Тогда:

 

 

гдекг/м3 - плотность азота при Т=297,25К и р=0,1МПа - по [8];

кДж/(кгК) - теплоемкость азота при Т=297,25К- по [8].

Мощность электроподогревателя с учетом 20%-ного запаса на неравномерность потока, колебания напряжения и т. п.:

 

.

 

Скорость регенерирующего газа, отнесенная к сечению баллона:

 

л/(минсм2)

 

Скорость регенерирующего газа при рабочих условиях:

 

.

 

Гидравлическое сопротивление слоя адсорбента при регенерации:

 

,

 

где ?р - потери давления;

?=0,778кг/м3 - плотность азота при средней температуре Твых.ср.=435К и р=0,1МПа - по [8];

dэкв - эквивалентный диаметр каналов между зернами.

 

,

 

где ?сл=0,3ч0,4 - пористость слоя адсорбента, принятая равной ?сл=0,35;

? - коэффициент динамической вязкости:

 

 

где Тк=126,2К - критическая температура азота.

Подставив вычисленные значения в формулу для определения коэффициента Re, получим:

 

.

 

Коэффициент сопротивления f =2,2.

Тогда:

 

,

 

что не выходит за пределы допустимого перепада давления в подобных аппаратах.

 

Определение удельных затрат энергии [9]

 

Одним из основных показателей эффективности установки является расход энергии на единицу получаемого продукта. В воздухоразделительных установках, получающих жидкий продукт, определяется расход энергии на получение 1 кг.

Удельный расход энергии на сжатие в воздушном компрессоре:

 

,

 

где - потери воздуха при продувках компрессорах и блока очистки,

кг/м3- плотность воздуха при К и p=0.13 МПа,

- газовая постоянная для воздуха,

- изотермический КПД компрессора [9].

 

Энергия, отдаваемая детандером

 

,

 

Суммарные затраты энергии:

 

 

Выбор конструкционных материалов конденсатора-испарителя [5]

 

Плохое качество конструкций и изделий часто является следствием неправильного выбора материала для заданных условий их эксплуатации. Особенности, характерные для низкотемпературной работы оборудования, предъявляют ряд специфических требований к материалам. Выбор конструкционных материалов производится на основе их механических, физико-химических и технологических свойств. При выборе материалов необходима информация об их стоимости и дефицитности. Надежность низкотемпературных конструкций, работающих в условиях многократного подъема и сброса давления, зависит от сопротивления материалов усталостному разрушению. Ваза испытаний выбирается в зависимости от условий эксплуатации оборудования. Кроме того, металл холодильных и криогенных установок, подвергаемых многократному захолаживанию, испытывается на сопротивление термической усталости.

Совместимость с рабочей средой. Использование материалов в любой конструкции возможно только в случае их совместимости с рабочей средой.

Коррозия, коррозионная усталость, коррозия под напряжением, водородное охрупчивание и т. д. могут вызвать повреждения в металле и привести конструкцию к хрупкому разрушению. Сочетание низких температур и радиоактивного облучения, имеющее место в условиях пузырьковых камер и физических установок, из-за изменения механических свойств материалов также может создать проблему совместимости.

Для криогенных конструкций особенно важную роль играет химическое воздействие низкокипящих продуктов на свойства конструкционных сталей и сплавов. Особую сложность проблема совместимости приобретает при выборе материалов для работы в контакте с жидким или газообразным кислородом и другими применяемыми окислителями на основе фтора. Известно, что такие химически активные металлы, как титан и его сплавы, магниевые славы, алюминиевые сплавы при ударном нагружении могут самопроизвольно загораться при контакте с кислородом.

У титановых сплавов возникает активная реакция, алюминиевые сплавы активно реагируют с кислородом только при ударном нагружении. Медные и никелевые сплавы, а также легированные стали не вступают во взаимодействие с кислородом.

Материал обечайки и днища - конструкционная легированная сталь 12Х18Н10Т.

Материал решеток - латунь AMцC12.

Материал трубок - медь АМцС12.

 

Расчет основных деталей конденсатора-испарителя [6]

 

Определение номинальной расчетной толщины стенки сварной цилиндрической обечайки.

Материал обечайки - 12Х18Н10Т, проницаемость материала обечайки в среде П=0.03 мм/год (СК=0.5, СЭ=0), среда - жидкий кислород ?о2=1140 кг/м3 [!!!], р=0.13 МПа, Н=0.46 м., DВ=0.704 м., Т= - 1960 С, продольный сварной шов ручной электродуговой двусторонний (?ш=0.95), ?В=150 МПа (при Т= - 1930 С).

Расчетное давление в нижней части обечайки:

 

МПа.

 

Определяется отношение параметров ? и р с учетом коэффициента ?ш:

 

.

 

Номинальная расчетная толщина стенки обечайки:

 

мм,

 

Выбирается дополнительная прибавка на округление толщины стенки (по сортаменту)

С0=1.05 мм.

Общая прибавка к номинальной толщине стенки:

 

С=СК+С0+СЭ=0.5+1.05+0=1.55 мм.

 

Толщина стенки с учетом прибавок:

мм.

Принимается s=2 мм.

Проверяется условие:

 

- условие выполнен?/p>