Расчёт и проектирование установки для получения жидкого кислорода — страница 9

  • Просмотров 2514
  • Скачиваний 192
  • Размер файла 72
    Кб

части баллона GM’ = (Dн2 – Dвн2)Нц*γм*π/4 = (0,512 – 0,462)*1,245*7,85*103*3,14/4 = 372,1 кг, где γм – удельный вес металла, γм = 7,85*103 кг/м3. Вес полусферического днища GM’’ = [(Dн3/2) – (Dвн3/2)]* γм*4π/6 = [(0,513/2) – (0,463/2)]*7,85*103*4*3,14/6 = 7,2 кг Вес баллона: GM’ + GM’’ = 382 + 7,2 = 389,2 кг Вес крышки с коммуникациями принимаем 20% от веса баллона: GM’’’ = 389,2*0,2 = 77,84 кг Вес четырёх баллонов с коммуникацией: GM = 4(GM’ + GM’’ + GM’’’ ) = 4*(382 + 7,2 + 77,84) = 1868 кг. Тогда: Q1 = 1868*0,503*(648 – 275) =

3,51*105 кДж Количество тепла, затрачиваемое на нагревание адсорбента: Q2 = GцСц(Тср’ – Tнач’ ) = 604,6*0,21*(648 – 275) = 47358 кДж Количество тепла, затрачиваемое на десорбцию влаги: Q3 = GH2OCp(Ткип – Тнач’ ) + GH2O*ε = 120,84*1*(373 – 275) + 120,84*2258,2 = 2,8*105 кДж ε – теплота десорбции, равная теплоте парообразования воды; Ср – теплоёмкость воды. Количество тепла, затрачиваемое на нагрез изоляции: Q4 = 0,2Vиз γизСиз(Тиз – Тнач) = 0,2*8,919*100*1,886*(523 – 275) = 8,3*104 кДж Vиз = Vб –

4Vбалл = 1,92*2,1*2,22 – 4*0,20785*0,512*0,15 = 8,919 м3 – объём изоляции. γиз – объёмный вес шлаковой ваты, γиз = 100 кг/м3 Сиз – средняя теплоёмкость шлаковой ваты, Сиз = 1,886 кДж/кгК Потери тепла в окружающую среду составляют 20% от ΣQ = Q1 + Q2 + Q4 : Q5 = 0,2*(3,51*105 + 47358 + 8,3*104 ) = 9.63*104 кДж Определяем количество регенерирующего газа: Vрег = (Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5)/ ρN2*CpN2*(Твх + Твых. ср)* τрег = =(3,51*105 + 47358 + 2,8*105 + 8,3*104 + 9,63*104)/(1,251*1,048*(673 – 463)*3) = 1038 нм3/ч Проверяем скорость

регенерирующего газа, отнесённую к 293 К: ωрег = 4 Vрег*293/600*π*Da2 *n*Tнач = 4*1038*293/600*3,14*0,462*2*275 = 5,546 м/с n – количество одновременно регенерируемых адсорберов, n = 2 Определяем гидравлическое сопротивление слоя адсорбента при регенерации. ΔР = 2fρLω2/9,8dэх2 где ΔР – потери давления, Па; f – коэффициент сопротивления; ρ – плотность газа, кг/м3; L – длина слоя сорбента, м; dэ – эквивалентный диаметр каналов между зёрнами, м; ω –

скорость газа по всему сечению адсорбера в рабочих условиях, м/с; א – пористость слоя адсорбента, א = 0,35 м2/м3. Скорость регенерирующего газа при рабочих условиях: ω = 4*Vрег*Твых.ср./3600*π*Da2*n*Тнач = 4*1038*463/3600*3,14*0,462*2*275 = 1,5 м/с Эквивалентный диаметр каналов между зёрнами: dэ = 4*א*dз/6*(1 – א) = 4*0,35*4/6*(1 – 0,35) = 1,44 мм. Для определения коэффициента сопротивления находим численное значение критерия Рейнольдса: Re = ω*dэ*γ/א*μ*g =

1,5*0,00144*0,79*107/0,35*25*9,81 = 198,8 где μ – динамическая вязкость, μ = 25*10-7 Па*с; γ – удельный вес азота при условиях регенерации, γ = γ0 *Р*Т0/Р0*Твых.ср = 1,251*1,1*273/1,033*463 = 0,79 кг/м3 По графику в работе [6] по значению критерия Рейнольдса определяем коэффициент сопротивления f = 2,2 Тогда: ΔР = 2*2,2*0,79*1,3*1,52/9,81*0,00144*0,352 = 587,5 Па Определяем мощность электроподогревателя: N = 1,3* Vрег*ρ*Ср*(Твх – Тнач)/860 = 1,3*1038*1,251*0,25(673 – 293)/860 = 70,3 кВт где Ср = 0,25 ккал/кг*К 7.