Двухкаскадная пропаново-этановая холодильная установка. Разработка испарителя-конденсатора
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
СН47,780,1230,957 1,9715,31С2Н60,0950,2940,0288,820,84С3Н80,0720,4250,01118,70,484н-С4Н100,0320,1580,0049,160,232S-11Mx=38,65My=16,87
Тепловая нагрузка холодильной установки (количество тепла, отводимого в аппарате от продукта) Q1, кВт (согласно [4]):
=(2.5)
=13,2(0,93362,7+(1-0,93)176-0,82256,7-(1-0,82)74,3)= 1660 кВт.
гдеeн и eк - начальная и конечная массовая доля паров;
Ht1 - энтальпия паровой фазы (My=19,11) при температуре t1=12 0C (согласно [7]), кДж/кг;
ht1 - энтальпия жидкой фазы (Mx=40,89) конденсата ШФЛУ при t1=12 0C (согласно [7]), кДж/кг;
Ht1 - энтальпия паровой фазы (My=19,26) при t1=12 0C (согласно [7]), кДж/кг;
ht1 - энтальпия жидкой фазы (Mx=38,65) при t1=-35 0C (согласно [7]), кДж/кг.
Массовые доли паров е:
e=eMy/Mc,(2.6)
гдеMy и Mc - средняя мольная масса паровой фазы и продукта на входе (согласно табл. 2.3).
на входе в аппарат:
н=eн My/Mc=0,9617,28/17,78=0,93 (2.7)
на выходе из аппарата:
к=0,8716,87/17,78=0,82 (2.8)
Плотность газовой смеси углеводородных газов при нормальных условиях ориентировочно можем найти по формуле
?см = ? yi(Mi/22,4) (2.9)
?см = 0,924(16/22,4)+0,034(30/22,4)+0,033(44/22,4)+0,009(58/22,4)=
= 0,79 кг/м3
Массовая производительность установки по сырому природному газу
G = Vну ?см (2.10)= 60 000/3600 0,79=13,2 кг/с
Определим необходимое количество рабочего тела второго каскада холодильной установки. Рабочим телом второго каскада холодильной установки является этан. Давление под которым испаряется рабочее тело второго каскада холодильной установки определяется необходимой температурой испарения. Для обеспечения надёжной работы установки примем температуру испарения этана в холодильнике испарителе ниже минимальной необходимой температуры сырого природного газа на 5 - 10 0C. Тогда по [Врагов ГРУ] примем следующие рабочие параметры рабочего тела в испарителе второго каскада и его рабочие параметры:
температура кипения этана …………………………………-450C
абсолютное давление паров этана в испарителе ……………8 атм
энтальпия жидкого этана …………………………………..527,9 кДж/кг
энтальпия паров этана ……………………………………..926 кДж/кг
Необходимое количество рабочего тела второго каскада холодильной установки определим из теплового баланса
Q1 = Qэ = Gэ (Iэп + Iэж), (2.11)
где Iэп , Iэж - энтальпия паров этана и жидкого этана соответственно.
Тогда производительность второго каскада холодильной установки по этану будет равна с учётом возможных тепловых потерь, которые примем в размере 5% от тепловой нагрузки холодильной установки
Gэ =1,05Q1 / (Iэп - Iэж) (2.12)
Gэ = 1,051660/(926 - 527,9) = 4,38 кг/с
С учётом, что тепло воспринятое испаряющимся этаном передаётся рабочему телу первого каскада холодильной установки - пропану в конденсаторе - испарителе то необходимо определить рабочие параметры рабочего тела первого каскада в испарителе.
Распределение давлений в нагнетательных линиях обоих каскадов холодильной установки произведём по принципу равенства максимальных давлений. При таком распределении давлений возникает возможность унификации вспомогательного оборудования установки, средств автоматизированного управления и контроля рабочих параметров, что в свою очередь ведёт к снижению стоимости изготовления оборудования, строительства, сокращению сроков разработки и введения установки в эксплуатацию, а также к упрощению ремонта и обслуживания оборудования двухкаскадной холодильной установки.
Рабочее давление в нагнетательной линии первого каскада холодильной установки выбираем из условия обеспечения стабильной работы холодильника - конденсатора паров пропана воздушного охлаждения в наиболее неблагоприятных условиях (максимальной температуре окружающего воздуха). Примем, что холодильная установка установлена в районе Харькова. По данным [www.meteoprog.ua] максимальная температура днём в наиболее жаркий месяц лета составляет 27С. Примем, что температура конденсации паров пропана в первом каскаде будет на 10С выше максимальной температуры окружающего воздуха и будет равна 37С, что в соответствии с T - S диаграммой для пропана, соответствует абсолютному давлению 13 атм.
Тогда исходя из принципа равенства давления в нагнетательных линиях первого и второго каскада холодильной установки абсолютное давление этана в конденсаторе испарителе будет равно 13 атм, что соответствует температуре конденсации этана - 23 С.
Примем температуру кипения пропана в межтрубном пространстве конденсатора - испарителя с целью обеспечения стабильной работы установки на 5 - 10 С ниже температуры кипения этана и - 30 С, что соответствует абсолютному давлению 1,7 атм.
Параметры рабочего тела первого каскада холодильной установки в конденсаторе - испарителе:
температура кипения пропана ………………………..…….-300C
абсолютное давление паров пропана в испарителе…..……..1,7 атм
энтальпия жидкого пропана……..…………………..………..58,7 кДж/кг
энтальпия паров пропана ……………………………………..440 кДж/кг
Исходя из вышеизложенного, определим расход пропана в первом каскаде холодильной установки по уравнению (2.12).
Gп = 1,051660/(440 - 58,7) = 4,57 кг/с
А тепловая нагрузка конденсатора - испарителя будет равна нагрузке холодильной установки с учётом 5% снижения эффективности установки за счёт притока тепла из окружающей среды.
Тогда тепловая нагрузка холодильника конденсатора будет равна
хк= 1,05 Q1 = 1,051660 = 1743 кВт
Примем след