Технологический расчет холодильной установки - Производство и технологии дипломная работа

Главная

Производство и технологии
Технологический расчет холодильной установки

Назначение воздухоразделительной установки, суть производства газообразного и жидкого кислорода и азота. Конструкция оборудования, расчёт основных характеристик насоса, ректификационной колонны. Выбор материалов и проверка прочности деталей и узлов.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

4. Технологический расчет установки
4.3 Материальные балансы аппаратов и установки
4.4 Энергетические балансы аппаратов
4.5 Расчет процесса ректификации нижней колонны
4.6 Определение удельного расхода электроэнергии
5.2 Расчёт основных характеристик насоса.
6.1 Расчет ректификационной колонны
6.2 Расчет переохладителя жидкого кислорода
7. Обоснование выбора материалов и проверка прочности основных деталей и узлов
9. Выбор и обоснование схемы автоматизации
В наши дни под криогеникой понимают не всю холодильную технику и технологию, а те их области, которые связаны с получением или использованием температур ниже . Таким образом, криогеника это - техника создания и применения наиболее низких температур, которые в естественных условиях Земли не наблюдаются.
Начало промышленного применения криогенных систем относится к 20-м годам прошлого столетия. За прошедший период времени криогеника развилась в самостоятельную отрасль науки и промышленности, оказывающую большое влияние на научно - техническую революцию.
Особенно велика роль криогенной техники в развитии новых направлений науки и техники, причем одним из наиболее перспективных считается применение криогенной техники в энергетике.
Кислород широко применяется в металлургии, в газовой сварке и резке цветных металлов, ракетно-космической технике, медицине, микробиологии, в химической и нефтяной промышленности.
Азот применяется в химической промышленности для производства аммиака, этилена, азотных удобрений и т. д.; в нефтеперерабатывающей промышленности и металлургии - в качества защитной среды в процессах; в сварке и резке - защитная среда; в народном хозяйстве - для увеличения сроков хранения в овощехранилищах; в крупномасштабных физико-технических исследованиях - криогенное обеспечение сверхпроводящих устройств; в криомедицине и криобиологии - криохирургия, ядерная томография и т. д. Большое значение приобрели выделяемые из воздуха инертные газы.
Для криогеники весьма характерны постоянное расширение областей ее применения и появление новых типов криогенных устройств и систем.
В настоящее время существует необходимость усовершенствования криогенного оборудования, его модернизация с учётом новейших технических достижений, и производственных потребностей.
Модернизация установки направлена на понижение себестоимости получаемого продукта, за счёт установки компрессора 4ВП-55/71 взамен старого ВП-50/70.
Данную модернизацию целесообразно производить на установках производителя продуктов разделения, заинтересованного в повышении производительности.
1. Назначение и область применения установки
Модернизируемая воздухоразделительная установка предназначена для производства газообразного технического с концентрацией продукционного кислорода . Установка воздухоразделительная предназначена для производства:
- кислорода газообразного технического 1-го сорта и медицинского чистотой 99,7% О 2 по ГОСТ 5583;
- кислорода жидкого технического 1-го сорта и медицинского чистотой 99,7% О 2 по ГОСТ 6331;
- азота жидкого 2-го сорта по ГОСТ 9293;
- кислорода жидкого 1-го сорта под давлением 2,45 МПа;
Установка может применяться в металлургии, в машиностроении, в химической промышленности.
Установка предназначена для нужд народного хозяйства и для поставок в районы с умеренным и тропическим климатом.
Оборудование установки, размещаемое вне здания (блок разделения, блок очистки) используется в климатическом исполнении «У» и «Т» категории 1, остальное оборудование в исполнении «У» и «Т» категории 3 по ГОСТ 15150-36.
Конструкция оборудования, размещаемого вне здания, допускает его эксплуатацию в условиях соответствующих IV району по снеговой нагрузке, и V району по ветровой нагрузке по СНиП 2.01.07-85.
Установку допускается эксплуатировать в районах с сейсмичностью до 8 баллов включительно ГОСТ 6249-52.
Кислород широко применяется в металлургии, в газовой сварке и резке цветных металлов, ракетно-космической технике, медицине, микробиологии, в химической и нефтяной промышленности.
Производительность установки по газообразному
Количество перерабатываемого воздуха;
Доля извлекаемого газообразного кислорода;
В установке используется цикл среднего давления. Холодопотери компенсируются за счет холода, вырабатываемого холодильной машиной, охлаждения газа в концевом холодильнике компрессора и расширения потока в турбодетандере. Рекуперация холода осуществляется в витых трубчатых теплообменниках. Разделение воздуха производится в колонне двукратной ректификации. Осушка воздуха и очистка его от углекислоты, и углеводородов производится в цеолитовом блоке очистки.
Предварительное охлаждение воздуха перед блоком очистки осуществляется в теплообменнике-ожижителе за счет холода обратного потока, в концевом холодильнике компрессора и холода, вырабатываемого холодильной машиной.
Холодопотери в установке компенсируются циклом среднего давления с расширением части воздуха в турбодетандере.
Рекуперация холода осуществляется в витых трубчатых теплообменниках, разделение воздуха производится в колонне двукратной ректификации.
Предварительное охлаждение воздуха перед блоком разделения осуществляется в теплообменнике А4; теплообменнике А6, работающим совместно с холодильной машиной 1МКТ 20-2-0.
Очистка воздуха от влаги, углекислоты и углеводородов производится в адсорбционном цеолитовом блоке очистки.
Атмосферный воздух сначала очищается от крупных механических примесей в воздухозаборнике 1, а затем от более мелких примесей в воздушном фильтре А24, после чего воздух сжимается в компрессоре К в количестве 3360 м і до давления при температуре . После концевого холодильника компрессора воздух поступает во влагоотделитель А1, где из него удаляется капельная влага.
Далее воздух проходит влагоотделитель А2 и водяной теплообменник А6, с помощью которого поддерживается постоянной температура воздуха перед блоком очистки. В теплообменнике А6 осуществляется теплообмен между потоками влажного (до блока очистки), сухого (после блока очистки) воздуха и водой, поступающей из холодильной машины Х1. Постоянная циркуляция воды обеспечивается насосом Н3, входящим в комплект установки. Наличие в схеме теплообменника А6 позволяет стабилизировать температуры воздуха перед блоками чистки и разделения, а также снимать «пиковые» тепловые нагрузки, возникающие в момент переключения адсорберов блока очистки, когда температура сухого воздуха временно может достигать 323 К (50° С).
Сухой и чистый воздух после блока очистки при температуре 283 К (10°) поступает в основной теплообменник А5 блока разделения установки. В этом аппарате происходит основное охлаждение воздуха за счет теплообмена с обратными потоками отбросного азота и продукционного кислорода, отходящими из узла ректификации установки. Весь поток воздуха, пройдя среднюю зону основного теплообменника А5, охлаждается до температуры 156 К (минус 117°) и делится на две части.
Большая часть воздуха выводится на расширение в турбину ТД, а остальной поток охлаждается в нижней зоне основного теплообменника и дросселируется в регулирующем клапане ВР 1 до давления нижней колонны и поступает на 7-ю тарелку нижней колонны.
Поток воздуха после турбины ТД поступает на разделение в куб нижней колонны А10. В нижней колонне воздух разделяется на обогащенную кислородом кубовую жидкость и азотную флегму (2…2,5 % О 2 ).
Кубовая жидкость при температуре около 101 К отбирается из куба колонны А10, охлаждается в соответствующей секции теплообменника А8 на 3…3,5 град ниже температуры насыщения, дросселируется через клапан ВР 2 в межтрубное пространство переохладителя жидкого кислорода А7 и поступает на 41-ю тарелку верхней колонны А11.
Поток азотной флегмы, отбираемый из кармана нижней колонны проходит соответствующую секцию теплообменника А8, охлаждаясь на 11…12 град ниже температуры насыщения, а затем дросселируется через клапан ВР 3 до давления 0,14 МПа и поступает на орошение в верхнюю колоннуА11.
В верхней колонне происходит окончательное разделение воздуха на отбросной азот с содержанием кислорода 2 % О 2 и жидкий кислород концентрацией 99,7 % О 2 .
Отбросной азот из верхней колонны А11 поступает в теплообменник А8, где охлаждает азотную флегму и кубовую жидкость. Затем, проходя последовательно межтрубные пространства теплообменников А5 и А4, подогревается до температуры 303…308 К (30…35 °С). После этого необходимое количество отбросного азота через клапан ВР 14 отбирается для регенерации и охлаждения адсорберов блока очистки, а остальная часть сбрасывается в атмосферу через клапан ВР 13.
Жидкий кислород из куба верхней колонны поступает в трубное пространство теплообменника А7, где охлаждается до темп ературы 87,5 К и поступает в насос жидкостной - Н1, который нагнетает жидкий кислород после переохладителя А7 в трубки кислородной секции основного теплообменника А5. В основном теплообменнике кислород газифицируется и подогревается до 257…260 К, далее догревается в теплообменнике А4 и при температуре 295…298 К (22…25°С) выдается потребителю в количестве 600 м 3 /ч. Максимальное давление кислорода на выходе - 19,6 МПа (200 кгс/см 2 ).
воздухоразделительная установка кислород азот ректификация
В технологическом расчете установки были определены доли и количества продуктов разделения, холодопроизводительность установки, доля детандерного потока, тепловые нагрузки аппаратов, рассчитан процесс ректификации, определен удельный расход энергии.
Диаграмма для отображения процессов криогенной установки (см. приложение).
Количество перерабатываемого воздуха;
Количество продукционного кислорода;
воздух перед основным теплообменником;
кислород после основного теплообменника;
недорекуперация между воздухом и кислородом
недорекуперация между воздухом и отбросным
азотом на теплом конце основного теплообменника ;
4.3 Материальные балансы установки и аппаратов
Общий материальный баланс воздухоразделительной установки
Цель расчета: определение долей и количеств продукционного и отбросного азота.
Расчет ведем на перерабатываемого воздуха. .
Уравнение материального баланса по кислороду:
М ат ериальный баланс нижней колонны
Коэффициент - 0,92 учитывает потери воздуха на продувки , при переключениях адсорберов блока очистки , на неплотности и минусовой допуск компрессоров .
Производительность установки по кислороду с учетом потерь в компрессоре:
Расчетная производительность установки по кислороду:
К = 0.194кмоль/кмоль - доля извлечения кислорода .
К' = 0.194 . 3360 . 0.92 = 600 м 3 /ч (4.14)
4.4 Э нергетические балансы аппаратов
Энергетический баланс переохладителя азотной флегмы
Рисунок. 2. - Схема переохладителей кислорода и азотной флегмы
Из уравнения энергетического баланса определяем энтальпию отбросного азота после переохладителя азотной флегмы:
где - энтальпия азотной флегмы при состоянии насыщения при и ;
- энтальпия отбросного азота на выходе из верхней колонны в состоянии насыщения при .
Теплопритоки из окружающей среды к трем переохладителям составляют , следовательно к одному переохладителя они составляют .
Преобразуем уравнение энергетического баланса к виду:
Степень сухости азотной флегмы при входе в верхнюю колону:
где - энтальпия азотной флегмы после дросселирования в верхнюю колонну;
- энтальпия насыщенного жидкого азота при ;
- энтальпия насыщенного пара азота при ;
Энергетический баланс охладителя кубовой жидкости
Из уравнения энергетического баланса определяем энтальпию отбросного азота на выходе из охладителя:
где - энтальпия кубовой жидкости на выходе из нижней колоны при . Определим эту энтальпию по уравнении смешения, зная, что в потоке содержится .
где - энтальпия насыщенного жидкого азота пир ;
- энтальпия насыщенного жидкого кислорода при;
Так как разность температур при охлаждении кубовой жидкости составляет , то изменение энтальпии в аппарате составит:
Преобразуем уравнение энергетического баланса к виду:
Энергетический баланс переохладителя жидкого кислорода
Из уравнения энергетического баланса определим энтальпию кубовой жидкости на выходе из переохладителя:
где - энтальпия кубовой жидкости после дросселирования;
Рисунок. 3. - Схема переохладителя кислорода
- энтальпия жидкого кислорода в состоянии насыщения при ;
- энтальпия жидкого продукционного кислорода при и ;
Преобразуем уравнение энергетического баланса к виду:
где - плотность кислорода перед насосом;
- теплопритоки к насосу жидкого кислорода;
При этой энтальпии соответствует температура ;
Степень сухости кубовой жидкости при определим по формуле:
где - энтальпия азотокислородной смеси в насыщенном паровом состоянии при ,
где - энтальпия кубовой жидкости в состоянии насыщения;
Энтальпия насыщенных паров азота и кислорода при :
Температура азота и кислорода при :
Энтальпия жидких азота и кислорода в состоянии насыщения при :
Энергети ческий баланс узла ректификации
Рисунок. 4. - Схема узла ректификации
Из уравнения энергетического баланса узла ректификации определим энтальпию воздуха после дросселя:
где - энтальпия воздуха после детандера;
Параметры воздуха перед детандером:
- энтальпия воздуха при адиабатическом расширении в детандере до ;
При этой энтальпии соответствует температура ;
Преобразуем уравнение энергетического баланса к виду:
Энергет ический баланс блока разделения
Из уравнения энергетического баланса блока разделения определим долю детандерного потока:
где - изотермический дроссель-эффект(4.37)
сжатия воздуха в компрессоре на уровне температур ;
- действительный теплоперепад при(4.38)
- работа сжатия кислорода в насосе;
- теплопритоки к насосу жидкого кислорода;
- потеря холода от недорекуперации(4.40)
- потеря холода от недорекуперации(4.41)
Определим температуру отбросного азота после основного теплообменника по формуле:
, теперь по давлению и температуре определяем энтальпию в этой точке:
Определим величины входящие в формулу:
Преобразуем уравнение энергетического баланса к виду:
Энергетический баланс основно го теплообменника
Рисунок. 5. - Схема основного теплообменника
Из уравнения энергетического баланса основного теплообменника определим энтальпию воздуха перед дросселем. Так как , то значение энтальпии полученное в результате расчета должно быть примерно равным значению энтальпии полученном в результате расчета энергобаланса узла ректификации. То есть, проверяем правильность предыдущих расчетов.
где - энтальпия кислорода после основного теплообменника;
Преобразуем уравнение энергетического баланса к виду:
Преобразуем уравнение энергетического баланса к виду:
где - теплопритоки к основному теплообменнику;
- энтальпия воздуха перед основным теплообменником при и ;
Небаланс составляет , что вполне допустимо и является следствием округлений при расчетах.
Энергетический балан с теплообменника-ожижителя
Рисунок. 6. - Схема теплообменника-ожижителя
Из энергетического баланса теплообменника ожижителя определяем температуру отбросного потока на выходе из аппарата:
где - энтальпия влажного воздуха при и ;
Преобразуем уравнение энергетического баланса к виду:
При этой энтальпии соответствует температура .
Энергетически й баланс верхней колоны
Рисунок. 7. - Схема верхней колонны
Из уравнения энергетического баланса определим тепловую нагрузку конденсатора-испарителя:
где - теплоприток к верхней колоне;
- теплопритоки к конденсатору-испарителю (в расчете считаем половинный теплоприток, так как вторая часть теплопритока учитывается в энергобалансе нижней колонны);
- тепловая нагрузка конденсатора-испарителя. Приведем уравнение энергетического баланса к виду:
Расчет процесса ректиф икации нижней колонны установки
Тепловую нагрузку конденсатора испарителя мы определяем в технологическом расчете. Для проверки правильности расчета определим ее из энергетического баланса нижней колонны:
Преобразуем уравнение энергобаланса к виду:
Рисунок. 8. - Схема потоков верхней колонны
Параметры всех потоков были определены в технологическом расчете. Полученные данные сведем в таблицу 1:
Определение числа теоретических тарелок будем вести в диаграмме y-x [6].
Так как ввод детандерного и дроссельного потоков в нижнюю колонну осуществляется раздельно, то есть необходимость построить две рабочие линии.
Строим первую рабочую линию. Для этого составляем уравнение материального баланса верхней части нижней колонны (контур ) и уравнение баланса по легкокипящему компоненту:
Расход пара определяем по нагрузке конденсатора испарителя и теплоте парообразования .
Расход флегмы определяем из общего материального баланса:
Уравнение первой рабочей линии, устанавливающее связь между концентрациями, имеет вид:
Теперь переходим к построению второй рабочей линии. Для этого составляем уравнение нижней части нижней колонны (контур ) и уравнение баланса по легкокипящему компоненту:
Расход флегмы определяется следующим образом:
где - степень сухости дроссельного потока:
где - энтальпия жидкого воздуха на линии насыщения при давлении ;
- энтальпия сухого воздуха на линии насыщения при давлении ;
Расход пара определяется из общего материального баланса:
Составляем уравнение второй рабочей линии:
Рабочую линию строим по следующим точкам:
В результате проведенных графических построений получаем, что число теоретических тарелок равно:
Таблица 4.2. - Концентрации жидкости и пара над тарелками нижней колонны.
Принимаем КПД тарелки для нижней колонны
Определяем действительное число тарелок:
4.5 Определение у дельного расхода электроэнергии
Согласно технических условий на воздушный компрессор 4ВМ10 - 55/71 его потребляемая мощность при давлении нагнетания составляет:
Согласно технических условий на холодильную машину 1МКТ - 20-1 потребляемая ею мощность при температуре кипения хладагента составляет:
С учетом того что машина работает только 50% времени при эксплуатации установки, то затрачиваемая мощность составляет:
Установленная мощность электронагревателя блока очистки . Продолжительность работы электронагревателя за цикл работы блока очистки составляет 32%:
Мощность потребляемая электродвигателем водяного насоса ;
Мощность потребляемая электродвигателем маслонасоса детандера ;
Мощность потребляемая щитом управления ;
Удельный расход электроэнергии на производство газообразного кислорода
5.1 Расчет насоса криогенной жидкости
К насосу проектируемой установки предъявляются следующие требования:
- возможность работы при низких температурах;
- относительно невысокая производительность.
В настоящее время в криогенной технике наибольшее распространение получили два вида насосов: центробежные и поршневые.
Центробежные насосы обеспечивают невысокое давление - до 4 МПа , большую производительность. Поршневые насосы обеспечивают давление до 40 МПа и небольшую производительность.
Для газификационной установки разрабатываемой в данном дипломном проекте, оптимальной конструкцией является поршневой насос, позволяющий создать необходимое для наполнения баллонов давление при небольшой производительности. Выбранный насос - одноцилиндровый поршневой насос с регулированием производительности при остановленном электродвигателе (вращательное движение ротора электродвигателя посредством одноступенчатого редуктора и эксцентрикового механизма движения преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня цилиндровой группы. Регулирование подачи насоса осуществляется изменением хода поршня при изменении эксцентриситета эксцентрикового механизма. Конструкция цилиндровой группы приведена в графической части проекта. Непосредственное перекачивание жидкого кислорода осуществляется цилиндровой группой, состоящей из корпуса 5, плунжер 9, рабочей втулки 8, всасывающего 4 и нагнетательного клапанов 2, сальника 10. В цилиндровых группах криогенных насосов наибольшее применение получили две конструкции всасывающих и нагнетательных клапанов: тарельчатые и шариковые. Идеальный клапан должен оказывать минимальное сопротивление потоку (особенно касающееся всасывающего клапана из-за опасности явления кавитации), и поэтому клапан должен иметь минимальную массу.
В быстроходных насосах, применяющихся на всасывании - тарельчатые клапаны, а на нагнетании - шариковые. Тарельчатые и шариковые клапаны изготавливают из коррозийно-стойкой стали 12Х18Н10Т. Седла всасывающего клапана изготавливают из латуни, а нагнетательного из бронзы. Запорный орган притирается к седлу. Важным фактором является получение цилиндрической формы с высокой точностью как седла, так и запорного органа. При наличии эллиптичности, даже при хорошей герметичности в начале работы насоса в дальнейшем совершаются повороты запорного устройства вокруг своей оси, и клапан перестает держать.
Большой интерес представляет использовать шариковые клапаны, так как они изготавливаются по передовым технологиям, имеют высокую точность, сферичность и при вращении шарикового клапана герметичность не нарушается. Шариковый клапан (диаметр 10 мм ) имеет сравнительно большую массу, а значит и инерцию. Поэтому он будет увеличивать сопротивление на всасывающей линии и вызывать кавитацию.
Сальник уплотняет шток поршня. Непосредственно уплотняет поршень комплект воротников. Для охлаждения насоса при запуске и снижении теплопритоков во время работы насоса в конструкции цилиндровой группы насоса предусмотрена рубашка, выполненная в виде концентрично расположенных вдоль камеры нагнетания отверстий, внутрь которых поступает часть всасываемой насосом жидкости. Она, испарившись отбирает тепло у металла цилиндровой группы, обеспечивая бесперебойную работу насоса. Пары и утечки вдоль штока отводятся в резервуар, обеспечивая компенсацию падения давления в нем при снижении уровня жидкости.
Схемы охлаждения цилиндра бывают 4-х типов. Первая схема не имеет специальной рубашки охлаждения и работает на переохлажденной жидкости. Во второй схеме рабочая жидкость перед поступлением в цилиндр проходит через рубашку охлаждения. В третьей схеме часть поступающей жидкости отбирается на цели охлаждения в рубашку. Охлаждение по четвертой схеме производится специальным посторонним потоком Vох, который может быть жидким или газообразным.
Охлаждение может производиться за счет теплоемкости потока или за счет кипения жидкости.
Схемы охлаждения в проектируемом насосе такова, что часть поступающей жидкости отбирается на цели охлаждения в рубашку.
Одноцилиндровые машины можно применять до Vн=м 3 /с при диаметре поршня до 50 мм. Для большей уравновешенности и плавности подачи следует применять 2 и 3-х цилиндровые машины при Vн больше м 3 /с. Четырехцилиндровые насосы можно рекомендовать только при очень больших производительностях.
Для большей уравновешенности работы насоса выберем двухцилиндровую конструкцию насоса.
Отношение ход поршня диаметр поршня S/d можно принимать более 1 для насосов высокого давления и 0.4 - 0.8 для низкого давления и малой производительности.
5.2 Расчёт основных характеристик насоса
Определение производительности насоса
где - плотность кислорода на входе в насос
Ориентировочное значение диаметра поршня
здесь r - плотность жидкости в кг/мі,
где d - зазор поршень - цилиндр, мм
где Sмах - максимальный ход поршня в насосе с регулируемым ходом, =2.5
Выражение в фигурных скобках дает значение аргумента функции cos в градусах.
Ход поршня для двухцилиндрового насоса с диаметром плунжера при числе двойных ходов -1
Округлим до целого S = 50 мм. Значение S удовлетворяет условиям, продолжим расчёт.
Производительность насоса по жидкости
Определение мощности и выбор электродвигателя
где - передаточное отношение редуктора
Для выполнения тепловых расчетов необходимо составить эскиз цилиндровой группы. Эскиз разрабатывается на основании рассчитанных ранее размеров поршня и цилиндра. Эскиз представляет собой упрощенное изображение разреза цилиндровой группы, учитывающее особенности будущей конструкции.
По длине цилиндровая группа делится на два участка. Один (правый) - охлаждаемый, имеющий температуру Тk, второй - с переменной температурой, от Тk до То.с. - рассматривается как тепловой мост. По эскизу определяются размеры l 1 , l 2 , D 1 , D 2 .
Расчет поперечных сечений теплового моста
Наружная поверхность холодной части, м 2
Поверхность рабочего объема цилиндра (при половинном ходе)
F ВС назначается ориентировочно по возможной конфигурации всасывающей полости. Приближенно F ВС = 5F Ц .
F НП назначается ориентировочно по возможной конфигурации всасывающей полости. Приближенно F НП = 2F Ц .
Т К - температура корпуса цилиндра охлаждаемого участка.
Зададимся значением Т К в рациональных пределах и рассчитаем теплопритоки к насосу.
Теплопритоки из окружающей среды Q1 и Q2 поступают через изоляцию, которой окружена цилиндровая группа, и по тепловым мостам - корпусу Q3 и поршню Q4.
Теплопритоки через боковую поверхность изоляции
где a н коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности изоляции (a н @ 5 - 10 Вт/м 2 К ), примем a н =10 Вт/м 2 К.
Dн - наружный диаметр изоляции, Dн = 0.18 м
l 1 - теплопроводность изоляции, для перлита l 1 = 0.03 Вт/м 2 К
Теплопритоки через изоляцию на участке l 1
Теплопритоки по корпусу цилиндра, Вт
где l 2 - коэффициент теплопроводности материала корпуса цилиндра 12Х13 нержавейка.
где l 3 - коэффициент теплопроводности материала поршня
Суммарный теплоприток из окружающей среды, Вт
Тепловым потоком Q 5 можно пренебречь.
температура насыщения кислорода при Рвх.
в результате нагрева жидкости от теплопритоков кавитации не будет, заданные условия соответствуют требованиям.
Из перечня насосов, выпускаемых ПО "Кислородмаш" выбираем насос производительностью выше чем 357 л/час для обеспечения необходимого расхода продукционного газа.
Поршневые насосы повышенной быстроходности с компактным цилиндрическим редуктором, с механическим регулированием подачи в пределах от 100% до 40% путем изменения числа двойных ходов поршня предназначены для перекачивания сжиженных газов: азота, аргона, двуокиси углерода в составе газификационных либо воздухоразделительных установок.
Использование насосов в воздухоразделительных установках обеспечивает непрерывность процесса газификации и выдачу газообразных продуктов под необходимым давлением с минимальными потерями в магистраль либо для наполнения реципиентов, что дает значительную экономию электроэнергии по сравнению с использованием компрессоров в ходе процесса газификации.
Все перечисленные преимущества всегда позволят заказчику обеспечить технологические потребности производства в широком диапазоне подач и давлений.
6.1 Расчет ректификационной колонны
Основная цель расчета - определение конструктивных и технологических параметров ректификационной колонны.
Ректификационная колонна проектируемой установки представляет собой цилиндрический сосуд с внутренним диаметром в которой установлено 20 алюминиевых поперечно-точных тарелок с сепарацией фаз. Расстояние между тарелками . По высоте колонны попеременно установлены тарелки с двумя и с одним сливными карманами, тем самым обеспечивая попеременный ток жидкости.
Гидравлическое сопротивление колоны определяется, как сумма сопротивлений каждой тарелки , где - число тарелок;
Производим гидравлический расчет тарелки, который проверяет нормальную работоспособность колоны и подберем наиболее оптимальный диаметр перфорации тарелок.
Среднее сопротивление тарелки определим исходя из расчета верхнего и нижнего сечения колонны.
Плотность азота в нормальных условиях;
Коэффициент поверхностного натяжения:
Расход жидкости в рабочих условиях:
Рисунок. 9. - Схема двухсливной тарелки
Площадь одной перфорированной полосы:
где - длина щели для двухсливной тарелки,
Рисунок. 10. - Схема двухсливной тарелки
где - периметр сливных перегородок,
Коэффициент сопротивления щелевого зазора:
где - периметр перелива, равный двум длинам сливных карманов,
Высота наиболее узкого сечения кармана:
Статический уровень жидкости на тарелке:
Сопротивление щелевого зазора неорошаемой тарелки:
Коэффициент сопротивления отверстий:
Минимально допустимая скорость пара в отверстиях тарелки:
Каждый из вариантов перфорации обеспечивает работу тарелки полным сечением без провала жидкости, так как для каждого случая выполняется условие .
Сопротивление не орошаемой тарелки:
Определение потерь напора от поверхностного натяжения:
Максимально допустимое сопротивление тарелки:
Каждый из вариантов перфорации удовлетворяет условию , следовательно колона работает стабильно без зависания.
Температуры кипения чистых продуктов при :
Плотности чистых насыщенных жидких продуктов:
Плотности чистых газообразных продуктов:
Плотность пара в нормальных условиях:
Плотность жидкости в нормальных условиях:
Коэффициент поверхностного натяжения:
Определение площади барботажа односливной тарелки:
Рисунок. 11. - Схема односливной тарелки
Площадь одной перфорированной полосы:
Расход жидкости в рабочих условиях:
где - длина щели для односливной тарелки.
где - периметр сливных перегородок,
где - периметр перелива, равный двум длинам сливных карманов,
Высота наиболее узкого сечения кармана:
Статический уровень жидкости на тарелке:
Сопротивление щелевого зазора неорошаемой тарелки:
Коэффициент сопротивления отверстий:
Минимально допустимая скорость пара в отверстиях тарелки:
Условие , выполняется для всех вариантов перфорации, тарелка работает полным сечением без провала жидкости.
Сопротивление не орошаемой тарелки:
Определение потерь напора от поверхностного натяжения:
Максимально допустимое сопротивление тарелки:
Тарелка с перфорацией равной условие не выполняет.
Для проектируемой установки выбираем диаметр перфорации , так как ей соответствует меньшее сопротивление тарелки, а колонна при этом работает стабильно без зависания.
Полученное сопротивление не превышает принятого в исходных данных задания. Таким образом, диаметр колонны и перфорации, расстояние между тарелками полностью удовлетворяют и обеспечивают нормальную работу нижней колонны.
6.2 Расчет п ереохладителя жидкого кислорода
Определяем коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи, сред
Технологический расчет холодильной установки дипломная работа. Производство и технологии.
Помощь В Написании Диссертации По Медицине
Реферат: Сказка П.П. Ершова "Конёк–Горбунок"
Реферат по теме Динамічна психологія й психосинтез
Реферат по теме Интернет и информационные пропагандистские компании
Реферат по теме Тромбоцитопатии
Реферат: Dover Beach
Реферат: Raves Essay Research Paper Social Problems of
Король Артур Реферат Для 6 Класса
На Что Влияет Декабрьское Сочинение
Реферат по теме Развитие феодальной Франции в Х-ХІІІ вв.
Курсовая работа по теме Явление лексической полисемии
Нормы Произношения В Русском Языке Реферат
Реферат: Опыт успешной защиты от рейдеров
Реферат по теме Значимость еды в китайской культуре
Лабораторная Работа Насосы
Уведомление Об Обработке Персональных Данных Реферат
Курсовая работа по теме Разработка маркетинговой стратегии ОАО 'Вертолеты России' по экспорту вертолётов КА – 62, МИ – 171А2, МИ – 35М на рынок Бразилии
Доклад по теме Акустоэлектроника
Реферат по теме Питирим Сорокин как историк социологии
Реферат: Репродуктивное поведение женщины. Скачать бесплатно и без регистрации
Основні складові рекламної стратегії. Види стратегій - Маркетинг, реклама и торговля курсовая работа
Мораль героев романа А.С. Пушкина "Евгений Онегин" - Литература реферат
Организация изучения здоровья населения - Медицина лабораторная работа