Т _ср ^інт = n / Σ (1/ΔТ _ср)

№	Т ср	1/ΔТ ср
1	32	0,03125
2	34	0,0294
3	34	0,0294
4	40	0,025
5	41	0,0244
6	42	0,0238
7	45	0,0222
8	48	0,0208
9	48	0,0208
10	48	0,0208

Σ (1/ΔТ _ср) = 0,245
Т _сер = 10 / 0,245 = 40,3 К
в) Матеріальний баланс теплообмінника III:
(V _A - V _та) (i _6В - i _5B) + Vq ₃ = A (i ₃ - i _2A)
З балансу розраховуємо справжнє значення теплопритоків з навколишнього середовища:
(0,54 - 0,1) * 2,204 (188 - 138) + 1 * q ₃ = 0,813 * 1,684 (123 - 85)
q ₃ = 55,8 - 33,9 = 21,9 кДж / кг
Розраховуємо коефіцієнти В і D:
(V _A - V _та) (i _6В - i _5B) + Vq ₃ = A (i ₃ - i _2A)
(V _А - V _да) Δi _B + Vq ₃ = А ΔiА
Δi _B = А Δi _А / (V _А - V _так) - V q ₃ / V _А | Δi _А / Δi _А
Δi _B = А Δi _А / (V _А - V _так) - Vq ₃ * Δi _А / Δi _А
В = А / (V _А - V _та) = 0,813 / 0,44 = 1,982
D = V q ₃ / (V _А - V _да) Δi _А = 1 * 21,9 / 0,44 * (372,6 - 333,5) = 0,057
Δi _B = В Δi _А - D Δi _А = С Δi _А = (1,982 - 0,057) Δi _А = 1,925 Δi _А
Складаємо таблицю:

№	Т В, К	i в, кДж / кг	Δi У	Т А, К	i А, кДж / кг	Δi А
0 - 0	188	394,5	0	123	372,6	0
1 - 1	175	387	7,527	119,2	-	3,91
2 - 2	168	379,4	15,1	115,4	-	7,82
3 - 3	162	371,92	22,58	111,6	-	11,73
4 - 4	158	364,4	30,1	107,8	-	15,64
5 - 5	155	356,9	37,6	104	-	19,55
6 - 6	152	349,3	45,2	100,2	-	23,46
7 - 7	149	341,8	52,7	96,4	-	27,37
8 - 8	145	334,3	60,2	92,6	-	31,28
9 - 9	141	326,8	67,741	88,8	-	35,19
10 - 10	138	319,22	75,28	85	333,5	39,1

Т _ср ^інт = n / Σ (1/ΔТ _ср)

№	Т ср	1/ΔТ ср
1	56	0,0179
2	53	0,0189
3	50	0,02
4	50	0,02
5	51	0,0196
6	52	0,0192
7	53	0,0189
8	52	0,0192
9	52	0,0192
10	53	0,0189

Σ (1/ΔТ _ср) = 0,192
Т _сер = 10 / 0,245 = 52 К
г) Матеріальний баланс теплообмінника IV:
(V _К - V _дк) (i _6В - i _5B) + Vq ₃ = К (i ₄ - i _2К)
З балансу розраховуємо справжнє значення теплопритоків з навколишнього середовища:
(0,56 - 0,1) * 2,204 (188 - 138) + 1 * q ₃ = 0,128 * 1,742 (123 - 88)
q ₃ = 7,804 - 50,7 = - 42,9 кДж / кг
Розраховуємо коефіцієнти В і D:
(V _К - V _дк) (i _6В - i _5B) + Vq ₃ = К (i ₄ - i _2К)
(V _к - V _дк) Δi _B + Vq ₃ = До Δi _до
Δi _B = К Δi _к / (V _К - V _дк) - V q ₃ / V _До | Δi _К / Δi _До
Δi _B = К Δi _К / (V _К - V _дк) - Vq ₃ * Δi _К / Δi _До
В = К / (V _К - V _дк) = 0,128 / 0,46 = 0,278
D = V q ₃ / (V _К - V _дк) Δi _к = -1 * 42,9 / 0,46 * (372,6 - 332) = - 1,297
Δi _B = В Δi _К - D Δi _К = С Δi _к = (0,278 + 1,297) Δi _К = 1,488 Δi _До
Складаємо таблицю:

№	Т В, К	i в, кДж / кг	Δi У	Т К, К	i К, кДж / кг	Δi До
0 - 0	188	394,5	0	140	332	0
1 - 1	174	387,17	7,33	134,8	-	5,06
2 - 2	167	379,8	14,7	129,6	-	10,12
3 - 3	162	371,6	22,9	124,4	-	15,18
4 - 4	158	365,2	29,3	119,2	-	20,24
5 - 5	155	357,9	36,6	114	-	25,3
6 - 6	152	350,5	44	108,8	-	30,36
7 - 7	149	343,2	51,3	103,6	-	35,42
8 - 8	146	335,9	58,6	98,4	-	40,48
9 - 9	143	328,6	65,9	93,2	-	45,54
10 - 10	138	319,22	75,28	88	372,6	50,6

Т _ср ^інт = n / Σ (1/ΔТ _ср)

№	Т ср	1/ΔТ ср
1	40	0,025
2	37	0,027
3	38	0,026
4	39	0,0256
5	41	0,0244
6	43	0,0233
7	45	0,0222
8	47	0,0213
9	50	0,02
10	50	0,02

Σ (1/ΔТ _ср) = 0,235
Т _сер = 10 / 0,245 = 42,6 К
д) Розрахунок основного теплообмінника.
Для розрахунку теплообмінника розбиваємо його на 2 трехпоточная. Для зручності розрахунку вихідні дані зводимо в таблицю.

Потік	Р ср, ат.	Т сер, К	З р, кДж / КГК	Уд. Обсяг v, м 3 / кг	μ, кг * с / м 2 * 10 7	λ, Вт / мК, * 3 жовтня
Прямий (Повітря)	45	226,5	1,187	0,005	18,8	23,6
Зворотний (О 2 під давши)	100	190	2,4	0,00106	108	15
Зворотний (N 2 вниз давши)	1,3	155	1,047	0,286	9,75	35,04

Прямий потік.
1) Швидкість потоку приймаємо ω = 1 м / с
2) Секундний витрата
V _сек = V * v/3600 = 1711 * 0,005 / 3600 = 2,43 * 10 ^-3 м ³ / с
3) Вибираємо тубку ф 12х1, 5 мм
4) Кількість трубок
n = V _сек / 0,785 d _вн ω = 0,00243 / 0,785 * 0,009 ² * 1 = 39 шт
Еквівалентний діаметр
d _екв = 9 - 5 = 4 мм
5) Критерій Рейнольдса
Re = ω d _вн ρ / gμ = 1 * 0,004 * 85,4 / 9,81 * 18,8 * 10 ^-7 = 32413
6) Критерій Прандтля
Pr = 0,802 (див. [2])
7) Критерій Нуссельта:
Nu = 0,023 Re ^0,8 Pr ^0,33 = 0,015 * 32413 ^0,8 * 0,802 ^0,33 = 63,5
8) Коефіцієнт тепловіддачі:
α _В = Nuλ / d _вн = 63,5 * 23,6 * 10 ^-3 / 0,007 = 214,1 Вт / м ² К
Зворотний потік (кисень під тиском):
1) Швидкість потоку приймаємо ω = 1 м / с
2) Секундний витрата
V _сек = V * v/3600 = 320 * 0,0011 / 3600 = 9,8 * 10 ^-5 м ³ / с
3) Вибираємо тубку ф 5х0, 5 мм гладку.
4) Критерій Рейнольдса
Re = ω d _вн ρ / gμ = 1 * 0,007 * 330,1 / 9,81 * 106 * 10 ^-7 = 21810
5) Критерій Прандтля
Pr = 1,521 (див. [2])
6) Критерій Нуссельта:
Nu = 0,023 Re ^0,8 Pr ^0,4 = 0,015 * 21810 ^0,8 * 1,521 ^0,33 = 80,3
7) Коефіцієнт тепловіддачі:
α _В = Nuλ / d _вн = 80,3 * 15 * 10 ^-3 / 0,007 = 172 Вт / м ² К
Зворотний потік (азот низького тиску)
1) Швидкість потоку приймаємо ω = 15 м / с
2) Секундний витрата
V _сек = V * v/3600 = 1391 * 0,286 / 3600 = 0,11 м ³ / с
3) Живе розтин для проходу зворотного потоку:
Fж = V _сек / ω = 0,11 / 15 = 0,0074 м ²
4) Діаметр сердечника приймаємо Dc = 0,1 м
4) Критерій Рейнольдса
Re = ω d _вн ρ / gμ = 15 * 0,004 * 2,188 / 9,81 * 9,75 * 10 ^-7 = 34313
5) Критерій Нуссельта:
Nu = 0,0418 Re ^0,85 = 0,0418 * 34313 ^0,85 = 299,4
7) Коефіцієнт тепловіддачі:
α _В = Nuλ / d _вн = 299,4 * 35,04 * 10 ^-3 / 0,01 = 1049 Вт / м ² К

Параметри всього апарату:
1) Теплове навантаження азотної секції
Q _A = AΔi _A / 3600 = 1391 * (454,6 - 381,33) / 3600 = 28,3 кВт
2) Среднеінтегральная різниця температур Т _сер = 54,7 К
3) Коефіцієнт теплопередачі
До _А = 1 / [(1 / α _в) * (D _н / D _вн) + (1 / α _А)] = 1 / [(1 / 214, 1) * (0,012 / 0,009) + (1 / 1 049 )] = 131,1 Вт / м ² К
4) Площа теплопередающей поверхні
F _A = Q _A / K _A Т _сер = 28300/131, 1 * 54,7 = 3,95 м ²
5) Середня довжина трубки з 20% запасом
l _А = 1,2 F _A / 3,14 D _H n = 1,2 * 3,95 / 3,14 * 0,012 * 32 = 3,93 м
6) Теплове навантаження кисневої секції
Q _К = КΔi _A / 3600 = 0,183 * (467,93 - 332) / 3600 = 15,1 кВт
7) Коефіцієнт теплопередачі
_К К = 1 / [(1 / α _в) + (1 / α _До) * (D _н / D _вн)] = 1 / [(1 / 214, 1) + (1 / 172) * (0,01 / 0,007)] = 77 Вт / м ² К
8) Площа теплопередающей поверхні
F _К = Q _К / K _До Т _сер = 15100/77 * 25 = 7,8 м ²
9) Середня довжина трубки з 20% запасом
l _К = 1,2 F _К / 3,14 D _H n = 1,2 * 7,8 / 3,14 * 0,01 * 55 = 5,42 м
Приймаються l = 5,42 м.
10) Теоретична висота навивки.
Н = lt ₂ / πD _сер = 17 * 0,0122 / 3,14 * 0,286 = 0,43 м.
Другий теплообмінник.

Потік	Р ср, ат.	Т сер, К	З р, кДж / КГК	Уд. Обсяг v, м 3 / кг	μ, кг * с / м 2 * 10 7	λ, Вт / мК, * 3 жовтня
Прямий (Повітря)	45	155,5	2,328	0,007	142,62	23,73
Зворотний (О 2 під давши)	100	132,5	1,831	0,00104	943,3	106,8
Зворотний (N 2 вниз давши)	1,3	112,5	1,061	0,32	75,25	10,9

Прямий потік.
1) Швидкість потоку приймаємо ω = 1 м / с
2) Секундний витрата
V _сек = V * v/3600 = 1875 * 0,007 / 3600 = 2,6 * 10 ^-3 м ³ / с
3) Вибираємо тубку ф 10х1, 5 мм гладку.
4) Кількість трубок
n = V _сек / 0,785 d _вн ω = 0,0026 / 0,785 * 0,007 ² * 1 = 45 шт
Еквівалентний діаметр
d _екв = 9 - 5 = 4 мм
5) Критерій Рейнольдса
Re = ω d _вн ρ / gμ = 1 * 0,004 * 169,4 / 9,81 * 142,62 * 10 ^-7 = 83140
6) Критерій Прандтля
Pr = 1,392 (див. [2])
7) Критерій Нуссельта:
Nu = 0,023 Re ^0,8 Pr ^0,33 = 0,015 * 83140 ^0,8 * 1,392 ^0,33 = 145
8) Коефіцієнт тепловіддачі:
α _В = Nuλ / d _вн = 145 * 10,9 * 10 ^-3 / 0,007 = 225,8 Вт / м ² К
Зворотний потік (кисень під тиском):
1) Швидкість потоку приймаємо ω = 1 м / с
2) Секундний витрата
V _сек = V * v/3600 = 800 * 0,00104 / 3600 = 1,2 * 10 ^-4 м ³ / с
3) Вибираємо тубку ф 10х1, 5 мм з ребрами з дроту ф 1,6 мм і кроком оребрення t _п = 5,5 мм
4) Критерій Рейнольдса
Re = ω d _вн ρ / gμ = 1 * 0,007 * 1067,2 / 9,81 * 75,25 * 10 ^-7 = 101200
5) Критерій Прандтля
Pr = 1,87 (див. [2])
6) Критерій Нуссельта:
Nu = 0,023 Re ^0,8 Pr ^0,4 = 0,015 * 101200 ^0,8 * 1,87 ^0,33 = 297,2
7) Коефіцієнт тепловіддачі:
α _В = Nuλ / d _вн = 297,2 * 10,9 * 10 ^-3 / 0,007 = 462,8 Вт / м ² К
Зворотний потік (азот низького тиску)
1) Швидкість потоку приймаємо ω = 15 м / с
2) Секундний витрата
V _сек = V * v/3600 = 2725 * 0,32 / 3600 = 0,242 м ³ / с
3) Живе розтин для проходу зворотного потоку:
Fж = V _сек / ω = 0,242 / 15 = 0,016 м ²
4) Діаметр сердечника приймаємо Dc = 0,1 м
4) Критерій Рейнольдса
Re = ω d _вн ρ / gμ = 15 * 0,01 * 3,04 / 9,81 * 75,25 * 10 ^-7 = 60598
5) Критерій Нуссельта:
Nu = 0,0418 Re ^0,85 = 0,0418 * 60598 ^0,85 = 485,6
7) Коефіцієнт тепловіддачі:
α _В = Nuλ / d _вн = 485,6 * 10,9 * 10 ^-3 / 0,01 = 529,3 Вт / м ² К

Параметри всього апарату:
1) Теплове навантаження азотної секції
Q _A = AΔi _A / 3600 = 2725 (391,85 - 333,5) / 3600 = 57 кВт
2) Среднеінтегральная різниця температур Т _сер = 52 К
3) Коефіцієнт теплопередачі
До _А = 1 / [(1 / α _в) * (D _н / D _вн) + (1 / α _А)] = 1 / [(1 / 225, 8) * (0,01 / 0,007) + (1 / 529,3)] = 121,7 Вт / м ² К
4) Площа теплопередающей поверхні
F _A = Q _A / K _A Т _сер = 57000/121, 7 * 52 = 9 м ²
5) Середня довжина трубки з 20% запасом
l _А = 1,2 F _A / 3,14 D _H n = 1,2 * 9 / 3, 14 * 0,01 * 45 = 7,717 м
6) Теплове навантаження кисневої секції
Q _К = КΔi _К / 3600 = 0,128 * (352,8 - 332) / 3600 = 4,6 кВт
7) Коефіцієнт теплопередачі
_К К = 1 / [(1 / α _в) + (1 / α _До) * (D _н / D _вн)] = 1 / [(1 / 225, 8) + (1 / 529, 3) * (0 , 01 / 0,007)] = 140,3 Вт / м ² К
8) Площа теплопередающей поверхні
F _К = Q _К / K _До Т _сер = 4600/140 * 42,6 = 0,77 м ²
9) Середня довжина трубки з 20% запасом
l _К = 1,2 F _К / 3,14 D _H n = 1,2 * 0,77 / 3,14 * 0,01 * 45 = 0,654 м
Приймаються l = 7,717 м.
10) Теоретична висота навивки.
Н = lt ₂ / πD _ср = 7,717 * 0,0122 / 3,14 * 0,286 = 0,33 м.
Остаточний варіант розрахунку приймаємо на ЕОМ.
 
6. Розрахунок блоку очищення.
1) Вихідні дані:
Кількість очищуваного повітря ... ... ... ... ... ... ... ... V = 2207,5 кг / ч = 1711 м ³ / год
Тиск потоку ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... Р = 4,5 МПа
Температура очищуваного повітря ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... Т = 275 До
Розрахункове вміст вуглекислого газу за обсягом ... ... ... ... ... ... ... ... С = 0,03%
Адсорбент ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... NaX
Діаметр зерен ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... d _з = 4 мм
Насипна вага цеоліту ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... γ _ц = 700 кг / м ³
Динамічна ємність цеоліту по парах СО _{2 ... ... ... ... ...} а _д = 0,013 м ³ / кг
Приймаються в якості адсорберов стандартний балон діаметром D _a = 460 мм і висоту шару засипки адсорбенту
L = 1300 мм.
2) Швидкість очищуваного повітря в адсорбері:
ω = 4V _a / nπD _a ²
n - кількість одночасно працюючих адсорберов;
V _а - витрата очищуваного повітря за умов адсорбції, тобто при Р = 4,5 МПа і Т _в = 275 К:
V _a = VT _B P / T * P _B = 1711 * 275 * 1 / 273 * 45 = 69,9 кг / год
ω = 4 * 69,9 / 3 * 3,14 * 0,46 ² = 140,3 кг / год * м ²
Визначаємо вагу цеоліту, що знаходиться в адсорбері:
G _ц = nV _пекло γ _ц = L * γ * n * π * D _a ² / 4 = 1 * 3,14 * 0,46 ² * 1,3 * 700 / 4 = 453,4 кг
Визначаємо кількість СО _2, яке здатний поглинути цеоліт:
V _{CO 2} = G _ц * a _д = 453,4 * 0,013 = 5,894 м ³
Визначаємо кількість СО _2, яке надходить щогодини в адсорбер:
V _CO2 ^'= V * C _o = 3125 * 0,0003 = 0,937 м ³ / год
Час захисної дії адсорбенту:
τ _пр = V _{CO 2} / V _{CO 2} ^'= 5,894 / 0,937 = 6,29 год
Збільшимо число адсорберов до n = 4. Тоді:
ω = 4 * 69,9 / 4 * 3,14 * 0,46 ² = 105,2 кг / год * м ²
G _ц = 4 * 3,14 * 0,46 ² * 1,3 * 700 / 4 = 604,6 кг
V _{CO 2} = G _c * a _д = 604,6 * 0,013 = 7,86 м ³
τ _пр = 7,86 / 0,937 = 8,388 ч.
Вибираємо розрахунковий час захисної дії τ _пр = 6 ч. з урахуванням запасу часу.
2) Орієнтовна кількість азоту для регенерації блоку адсорберов:
V _рег = 1,2 * G _{H 2 O} / x ^'τ _рег
G _{H 2 O} - кількість вологи, поглиненої адсорбентом до моменту регенерації
G _{H 2 O} = G _ц а _Н2О = 604,2 * 0,2 = 120,84 кг
τ _рег - час регенерації, приймаємо
τ _рег = 0,5 τ _пр = 3 ч.
х ^'- вологовміст азоту при Т _ср.вих і Р = 10 ⁵ Па:
Т _ср.вих = (Т _вих.1 + Т _вих.2) / 2 = (275 + 623) / 2 = 449 До
х = 240 г / м ³
V _рег = 1,2 * 120,84 / 0,24 * 3 = 201,4 м ³ / год
Перевіряємо кількість регенеруючого газу по тепловому балансу:
V _рег * ρ _{N 2} * C _{pN 2} * (Т _вх + Т _{вих. Ср)} * τ _рег = ΣQ
ΣQ = Q ₁ + Q ₂ + Q ₃ + Q ₄ + Q ₅
Q ₁ - кількість тепла, витрачений на нагрівання металу;
Q ₂ - кількість тепла, витрачений на нагрівання адсорбенту,
Q ₃ - кількість тепла, необхідне для десорбції вологи, поглиненої адсорбентом;
Q ₄ - кількість тепла, необхідну для нагріву ізоляції;
Q ₅ - втрати тепла в навколишнє середовище.
Q ₁ = G _м С _{м (Т} сер ^'- T ^_поч')
G _м - вага двох балонів з комунікаціями;
З _м - теплоємність металу, С _м = 0,503 кДж / КГК
T _поч ^'- температура металу на початку регенерації, T ^_поч' = 280 К
_Т сер ^'- середня температура металу в кінці процесу регенерації,
_Т сер ^'= (Т ^_вх' + Т _вих ^') / 2 = (673 + 623) / 2 = 648 До
Т _вх ^'- температура азоту на вході в блок очищення, Т ^_вх' = 673 К;
Т _вих ^'- температура азоту на виході з блоку очищення, Т ^_вх' = 623 К;
Для визначення ваги блоки очищення визначаємо масу одного балона, який має такі геометричні розміри:
наружний діаметр ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... D _н = 510 мм,
внутрішній діаметр ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. D _вн = 460 мм,
висота загальна ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. Н = 1500 мм,
висота циліндричної частини ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. Н _ц = 1245 мм.
Тоді вага циліндричної частини балона
G _M ^'= (D _н ² - D _вн ²⁾ Н _ц * γ _м * π / 4 = (0,51 ² - 0,46 ²⁾ * 1,245 * 7,85 * 10 ³ * 3,14 / 4 = 372,1 кг,
де γ _м - питома вага металу, γ _м = 7,85 * 10 ³ кг / м ^3.
Вага напівсферичного днища
G ^_M''= [(D _н ³ / 2) - (D _вн ³ / 2)] * γ _м * 4π / 6 = [(0,51 ³ / 2) - (0,46 ³ / 2)] * 7,85 * 10 ³ * 4 * 3,14 / 6 = 7,2 кг
Вага балона:
G _M ^'+ G ^_M''= 382 + 7,2 = 389,2 кг
Вага кришки з комунікаціями приймаємо 20% від ваги балону:
G ^_M'''= 389,2 * 0,2 = 77,84 кг
Вага чотирьох балонів з комунікацією:
G _M = 4 (G _M ^'+ G ^_M''+ G ^_M''') = 4 * (382 + 7,2 + 77,84) = 1868 кг.
Тоді:
Q ₁ = 1868 * 0,503 * (648 - 275) = 3,51 * 10 ⁵ кДж
Кількість тепла, що витрачається на нагрівання адсорбенту:
Q ₂ = G _ц З _{ц (Т} сер '- T _поч') = 604,6 * 0,21 * (648 - 275) = 47358 кДж
Кількість тепла, що витрачається на десорбцію вологи:
Q ₃ = G _{H 2 O} C _p (Т _кип - Т _поч ') + G _{H 2 O} * ε = 120,84 * 1 * (373 - 275) + 120,84 * 2258,2 = 2,8 * 10 ⁵ кДж
ε - теплота десорбції, рівна теплоті пароутворення води; С _р - теплоємність води.
Кількість тепла, що витрачається на нагрез ізоляції:
Q ₄ = 0,2 V _з γ _з С _з (Т _з - Т _поч) = 0,2 * 8,919 * 100 * 1,886 * (523 - 275) = 8,3 * 10 ⁴ кДж
V _з = V _б - 4V _бал = 1,92 * 2,1 * 2,22 - 4 * 0,20785 * 0,51 ² * 0,15 = 8,919 м ³ - обсяг ізоляції.
γ _з - об'ємна вага шлакової вати, γ _з = 100 кг / м ³
З _з - середня теплоємність шлакової вати, С _з = 1,886 кДж / КГК
Втрати тепла в навколишнє середовище складають 20% від ΣQ = Q ₁ + Q ₂ + Q _4:
Q ₅ = 0,2 * (3,51 * 10 ⁵ + 47 358 + 8,3 * 10 ⁴⁾ = 9.63 * 10 ⁴ кДж
Визначаємо кількість регенеруючого газу:
V _рег = (Q ₁ + Q ₂ + Q ₃ + Q ₄ + Q ₅₎ / ρ _{N 2} * C _{pN 2} * (Т _вх + Т _{вих. Ср)} * τ _рег =
= (3,51 * 10 ⁵ + 47 358 + 2,8 * 10 ⁵ + 8,3 * 10 ⁴ + 9,63 * 10 ⁴⁾ / (1,251 * 1,048 * (673 - 463) * 3) = 1038 нм ³ / год
Перевіряємо швидкість регенеруючого газу, віднесену до 293 К:
ω _рег = 4 V _рег * 293/600 π * * D _a ² * n * T _поч = 4 * 1038 * 293/600 * 3,14 * 0,46 ² * ² * 275 = 5,546 м / с
n - кількість одночасно регенерованого адсорберов, n = 2
Визначаємо гідравлічний опір шару адсорбенту при регенерації.
ΔР = 2fρLω ² / 9,8 d _е. х ²
де ΔР - втрати тиску, Па;
f - коефіцієнт опору;
ρ - щільність газу, кг / м ^3;
L - довжина шару сорбенту, м;
d _е - еквівалентний діаметр каналів між зернами, м;
ω - швидкість газу по всьому перетину адсорбера в робочих умовах, м / с;
א - пористість шару адсорбенту, א = 0,35 м ² / м ^3.
Швидкість регенеруючого газу за робочих умов:
ω = 4 * V _рег * Т _вих.ср. / 3600 * π * D _a ² * n * Т _поч = 4 * 1038 * 463/3600 * 3,14 * 0,46 ² * ² * 275 = 1,5 м / с
Еквівалентний діаметр каналів між зернами:
d _е = 4 * א * d _з / 6 * (1 - א) = 4 * 0,35 * 4 / 6 * (1 - 0,35) = 1,44 мм.
Для визначення коефіцієнта опору знаходимо чисельне значення критерію Рейнольдса:
Re = ω * d _е * γ / א * μ * g = 1,5 * 0,00144 * 0,79 * 10 ⁷ / 0,35 * 25 * 9,81 = 198,8
де μ - динамічна в'язкість, μ = 25 * 10 ^-7 Па * с;
γ - питома вага азоту за умов регенерації,
γ = γ ₀ * Р * Т ₀ / Р ₀ * Т _вих.ср = 1,251 * 1,1 * 273 / 1,033 * 463 = 0,79 кг / м ³
За графіком у роботі [6] за значенням критерію Рейнольдса визначаємо коефіцієнт опору f = 2,2
Тоді:
ΔР = ² * 2,2 * 0,79 * 1,3 * 1,5 2 / 9,81 * 0,00144 * 0,35 2 = 587,5 Па
Визначаємо потужність електропідігрівачі:
N = 1,3 * V _рег * ρ * З _р * (Т _вх - Т _поч) / 860 = 1,3 * 1038 * 1,251 * 0,25 (673 - 293) / 860 = 70,3 кВт
де С _р = 0,25 ккал / кг * К
7. Визначення загальних енергетичних витрат установки
l = [Vρ _в RT _oc ln (P _k / P _n)] / η _з К _ж * 3600 = 1711 * 0,287 * 296,6 * ln (4,5 / 0,1) / 0,6 * 320 * 3600 = 0,802 кВт
де V - повна кількість перероблюваної повітря, V = 2207,5 кг / ч = 1711 м ³ / год
ρ _в - щільність повітря при нормальних умовах, ρ _в = 1,29 кг / м ³
R - газова стала для повітря, R = 0,287 кДж / КГК
η _з - ізотермічний ККД, η _з = 0,6
До _ж - кількість одержуваного кисню, К = 320 м ³ / год
_Тос - температура навколишнього середовища, приймається рівною середньо - річний температурі в місті Владивостоці, _Тос = 23,6 ⁰ С = 296,6 К
8. Розрахунок процесу ректифікації.
Розрахунок процесу ректифікації виробляємо на ЕОМ (див. роздруківки 4 і 5).
Спочатку проводимо розрахунок нижньої колони. Вихідні дані вводимо у вигляді масиву. Сьома
рядок масиву несе в собі інформацію про вхідні в колону потоці повітря: приймаємо, що в нижню частину нижньої колони ми вводимо рідке повітря.
1 - фазовий стан потоку, рідина;
0,81 - ефективність циклу. Оскільки в установці для зрідження використовується цикл Гейландта (х = 0,19), то ефективність установки дорівнює 1 - х = 0,81.
0,7812 - вміст азоту в повітрі;
0,0093 - вміст аргону в повітрі;
0,2095 - вміст кисню в повітрі.
Навантаження конденсатора підбираємо таким чином, щоб навантаження випарника прагнула до нуля.
8. Розрахунок конденсатора - випарника.
Розрахунок конденсатора - випарника також проводимо на ЕОМ за допомогою програми, розробленої Є. І. Борзенко.
У результаті розрахунку отримано такі дані (дивися роздруківку 6):
Коефіцієнт телоотдачі у випарнику ... ... .... ... ... .... ALFA1 = 1130,7 кДж / КГК
Коефіцієнт телоотдачі в конденсаторі ... ... ... ... ... ALFA2 = 2135,2 кДж / КГК
Площа теплопередающей поверхні ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... F1 = 63,5 м ³
Тиск у верхній колоні ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... Р1 = 0,17 МПа.
10. Підбір обладнання.
1. Вибір компресора.
Вибираємо 2 компресори 605ВП16/70.
Продуктивність одного компресора ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 16 ± 5% м ³ / хв
Тиск всмоктування ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .0,1 МПа
Тиск нагнітання ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 7 МПа
Споживана потужність ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .192 кВт
Встановлена ​​потужність електродвигуна ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 200 кВт
2. Вибір детандера.
Вибираємо ДТ - 0,3 / 4.
Характеристики детандера:

Цей текст може містити помилки.