Установки ожижения и разделения газовых смесей
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
,76-16,43 3254491,330,971175,29-24,64 4245481,041,295167,82-32,85 5235470,751,619160,35-416 6225460,461,943152,88-49,27 7218450,172,267145,41-57,48 8210439,7382,59137,94-65,69 9199429,492,914130,47-73,810 10188419,12103,2123372,682Строим температурные кривые:
?Тсринт = n/?(1/?Тср)
№?Тср1/?Тср1820,0122820,0123780,01284790,01275770,0136720,01397730,01378720,01399690,014510650,0154
?(1/?Тср) = 0,1339
?Тср = 10/0,1339 = 54,7 К
б) Материальный баланс теплообменника II:
VK (i4B i6В) + Vq3 = K(i4K i4)
Из баланса расчитываем истинное значение теплопритоков из окружающей среды:
0,56*1,15(280 173) + 1*q3 = 0,187*1,684(248,4 140)
q3 = 23,4 - 68,9 = -45,5 кДж/кг
Рассчитываем коэффициенты В и D:
VК (i4B i6В) + Vq3 = K(i4K i4)
VК ?iB + Vq3 = К ?iК
?iB = К ?iК/ VК - V q3/VК | ?iК/ ?iК
?iB = К ?iК/ VК - Vq3* ?iК/ ?iК
В = К/VК = 0,128/0,56 = 0,029
D = V q3/VК ?iК = -1*45,5/0,56*(248,4 140) = -0,75
?iB = В ?iК - D ?iК = С ?iК = (0,029 + 0,75) ?iК = 0,779 ?iК
Составляем таблицу:
№ТВ , Кiв, кДж/кг?iВТК, КiК, кДж/кг?iК0 0280522,320248,433201 1272511,710,589237,56-13,5932 2261501,121,178226,72-27,1863 3254490,631,767215,88-40,7794 424548042,356205,04-54,3725 5235469,352,973194,2-67,9756 6225458.863,534183,36-81,5587 7218448,274,123172,52-95,1518 8210437,684,735161,68-108,779 919942795,301150,84-122,3310 10188419,12105,9140467,93135,93
?Тсринт = n/?(1/?Тср)
№?Тср1/?Тср1320,031252340,02943340,02944400,0255410,02446420,02387450,02228480,02089480,020810480,0208
?(1/?Тср) = 0,245
?Тср = 10/0,245 = 40,3 К
в) Материальный баланс теплообменника III:
(VA Vда)(i6В i5B) + Vq3 = A(i3 i2A)
Из баланса расчитываем истинное значение теплопритоков из окружающей среды:
(0,54 0,1)*2,204(188 - 138) + 1*q3 = 0,813*1,684(123 85)
q3 = 55,8 33,9 = 21,9 кДж/кг
Рассчитываем коэффициенты В и D:
(VA Vда)(i6В i5B) + Vq3 = A(i3 i2A)
(VА - Vда) ?iB + Vq3 = А ?iА
?iB = А ?iА/ (VА - Vда) - V q3/VА | ?iА/ ?iА
?iB = А ?iА/ (VА - Vда) - Vq3* ?iА/ ?iА
В =А/(VА - Vда) = 0,813/0,44 = 1,982
D = V q3/(VА - Vда) ?iА = 1*21,9/0,44*(372,6 333,5) = 0,057
?iB = В ?iА - D ?iА = С ?iА = (1,982 0,057) ?iА = 1,925 ?iА
Составляем таблицу:
№ТВ , Кiв, кДж/кг?iВТА, КiА, кДж/кг?iА0 0188394,50123372,601 11753877,527119,2-3,912 2168379,415,1115,4-7,823 3162371,9222,58111,6-11,734 4158364,430,1107,8-15,645 5155356,937,6104-19,556 6152349,345,2100,2-23,467 7149341,852,796,4-27,378 8145334,360,292,6-31,289 9141326,867,74188,8-35,1910 10138319,2275,2885333,539,1
?Тсринт = n/?(1/?Тср)
№?Тср1/?Тср1560,01792530,01893500,024500,025510,01966520,01927530,01898520,01929520,019210530,0189
?(1/?Тср) = 0,192
?Тср = 10/0,245 = 52 К
г) Материальный баланс теплообменника IV:
(VК Vдк)(i6В i5B) + Vq3 = К(i4 i2К)
Из баланса расчитываем истинное значение теплопритоков из окружающей среды:
(0,56 0,1)*2,204(188 - 138) + 1*q3 = 0,128*1,742(123 88)
q3 = 7,804 - 50,7 = - 42,9 кДж/кг
Рассчитываем коэффициенты В и D:
(VК Vдк)(i6В i5B) + Vq3 = К(i4 i2К)
(Vк - Vдк) ?iB + Vq3 = К ?iк
?iB = К ?iк/ (VК - Vдк) - V q3/VК | ?iК/ ?iК
?iB = К ?iК/ (VК - Vдк) - Vq3* ?iК/ ?iК
В =К/(VК - Vдк) = 0,128/0,46 = 0,278
D = V q3/(VК - Vдк) ?iк = -1*42,9/0,46*(372,6 332) = - 1,297
?iB = В ?iК - D ?iК = С ?iк = (0,278 + 1,297) ?iК = 1,488 ?iК
Составляем таблицу:
№ТВ , Кiв, кДж/кг?iВТК, КiК, кДж/кг?iК0 0188394,5014033201 1174387,177,33134,8-5,062 2167379,814,7129,6-10,123 3162371,622,9124,4-15,184 4158365,229,3119,2-20,245 5155357,936,6114-25,36 6152350,544108,8-30,367 7149343,251,3103,6-35,428 8146335,958,698,4-40,489 9143328,665,993,2-45,5410 10138319,2275,2888372,650,6
?Тсринт = n/?(1/?Тср)
№?Тср1/?Тср1400,0252370,0273380,0264390,02565410,02446430,02337450,02228470,02139500,0210500,02
?(1/?Тср) = 0,235
?Тср = 10/0,245 = 42,6 К
д) Расчёт основного теплообменника.
Для расчёта теплообменника разбиваем его на 2 трёхпоточных. Для удобства расчёта исходные данные сводим в таблицу.
ПотокРср, ат.Тср, КСр, кДж/кгКУд. Объём v, м3/кг?, кг*с/м2
*107?, Вт/мК, *103Прямой
(воздух)45226,51,1870,00518,823,6Обратный
(О2 под дав)1001902,40,0010610815Обратный
(N2 низ дав)1,31551,0470,2869,7535,04
Прямой поток.
1)Скорость потока принимаем ? = 1 м/с
2) Секундный расход
Vсек = V*v/3600 = 1711*0,005/3600 = 2,43*10-3 м3/с
3) Выбираем тубку ф 12х1,5 мм
4) Число трубок
n = Vсек/0,785dвн ? = 0,00243/0,785*0,0092*1 = 39 шт
Эквивалентный диаметр
dэкв = 9 5 = 4 мм
5) Критерий Рейнольдса
Re = ? dвн?/g? = 1*0,004*85,4/9,81*18,8*10-7 = 32413
6) Критерий Прандтля
Pr = 0,802 (см. [2])
7) Критерий Нуссельта:
Nu = 0,023 Re0,8 Pr0,33 = 0,015*324130,8*0,8020,33 = 63,5
8) Коэффициент теплоотдачи:
?В = Nu?/dвн = 63,5*23,6*10-3/0,007 = 214,1 Вт/м2К
Обратный поток (кислород под давлением):
1)Скорость потока принимаем ? = 1 м/с
2) Секундный расход
Vсек = V*v/3600 = 320*0,0011/3600 = 9,8*10-5 м3/с
3) Выбираем тубку ф 5х0,5 мм гладкую.
4) Критерий Рейнольдса
Re = ? dвн?/g? = 1*0,007*330,1/9,81*106*10-7 = 21810
5) Критерий Прандтля
Pr = 1,521 (см. [2])
6) Критерий Нуссельта:
Nu = 0,023 Re0,8 Pr0,4 = 0,015*218100,8*1,5210,33 = 80,3
7) Коэффициент теплоотдачи:
?В = Nu?/dвн = 80,3*15*10-3/0,007 = 172 Вт/м2К
Обратный поток (азот низкого давления)
1)Скорость потока принимаем ? = 15 м/с
2) Секундный расход
Vсек = V*v/3600 = 1391*0,286/3600 = 0,11 м3/с
3) Живое сечение для прохода обратного потока:
Fж = Vсек/? = 0,11/15 = 0,0074 м2
4) Диаметр сердечника принимаем Dc = 0,1 м
4) Критерий Рейнольдса
Re = ? dвн?/g? = 15*0,004*2,188/9,81*9,75*10-7 = 34313
5) Критерий Нуссельта:
Nu = 0,0418 Re0,85 = 0,0418*343130,85=299,4
7) Коэффициент теплоотдачи:
?В = Nu?/dвн = 299,4*35,04*10-3/0,01 = 1049 Вт/м2К
Параметры всего аппарата:
1) Тепловая нагрузка азотной секции
QA = A?iA/3600 = 1391*(454,6 381,33)/3600 = 28,3 кВт
2) Среднеинтегральная разность температур ?Тср = 54,7 К
3) Коэффициент теплопередачи
КА = 1/[(1/?в)*(Dн/Dвн) + (1/?А)] = 1/[(1/214,1)*(0,012/0,009) + (1/1049)] = 131,1 Вт/м2 К
4) Площадь теплопередающей поверхности
FA = QA/KA ?Тср = 28300/131,1*54,7 = 3,95 м2
5) Средняя длина трубки с 20% запасом
lА = 1,2FA /3,14DHn = 1,2*3,95/3,14*0,012*32 = 3,93 м
6) Тепловая нагрузка кислородной секции
QК = К?iA/3600 = 0,183*(467,93 332)/3600 = 15,1 кВт
7) Коэффициент теплопередачи
КК = 1/[(1/?в) + (1/?К) *(Dн/Dвн)] = 1/[(1/214,1) + (1/172) *(0,01/0,007)]=77 Вт/м2 К
8) Площадь теплопередающей поверхности
FК = QК/KК ?Тср = 15100/77*25 = 7,8 м2
9