Расчёт АВО и водяного холодильника

Расчет АВО:

Целью расчёта является выбор аппарата АВО-1, определение расхода воздуха из теплового баланса АВО, а также определение площади теплообмена.

Принимаем для расчетов температуру парожидкостной смеси на входе в АВО равной 110⁰С, на выходе из АВО - 60⁰С.

Исходные данные для расчета:

- Расход парожидкостной смеси - 52177 кг/ч, в том числе:

гидрогенизат - 192179 кг/ч,

бензин-отгон - 5016 кг/ч,

газы реакции - 756 кг/ч,

сероводород - 2050 кг/ч,

ЦВСГ - 13499 кг/ч,

Схема теплообмена

180°С ГПС 60°С

65°С воздух 30°С

Найдем среднюю логарифмическую разность температур по уравнению

,

где – средняя логарифмическая разность температур, К.

.

Таблица 2.32

Определение состава паровой и жидкой фаз парожидкостной смеси на входе в АВО-1 при 180⁰С и 6,8 МПа

Наименование	Расход, кг/ч	Мi, кмоль/кг	Ni, кмоль/ч	Xoi=Ni/ΣNi	Кi	Кi-1	Xi=X0i/1+е (Кi-1)	Yi=Ki-Xi
Водород		2,00	2301,46	0,64	18,00	17,00	0,05	0,89
Сероводород		34,00	60,29	0,02	1,08	0,08	0,02	0,02
Метан		16,00	96,78	0,03	4,942	3,94	0,01	0,04
Этан		30,00	70,86	0,02	1,749	0,75	0,01	0,02
Пропан		44,00	50,67	0,01	0,844	-0,16	0,02	0,01
Бутаны		58,00	13,93	0,00	0,39	-0,61	0,01	0,00
изо-бутан		59,00	13,69	0,00	0,65	-0,35	0,01	0,00
изо-пентан		72,00	9,02	0,00	0,39	-0,61	0,00	0,00
Пентан		72,00	13,50	0,00	0,19	-0,81	0,01	0,00
н-гексан		86,00	5,95	0,00	0,19	-0,81	0,00	0,00
Бензин-отгон		106,77	46,98	0,01	0,10	-0,90	0,04	0,00
Гидрогенизат		209,15	918,86	0,26	0,01	-0,99	0,84	0,01
Итого			3601,98	1,00			1,00	1,00

Таблица 2.33

Материальный баланс однократного испарения парожидкостной смеси на входе в АВО-1/1 при 110⁰С и 6,5 МПа

(мольная доля отгона равна 0,701)

Компоненты	Мi, кг/ кмоль	Приход	Расход
Парожидкостная смесь	Паровая фаза	Жидкая фаза
Расход, кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля	Расход кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля	Расход кг/ч	Массовая доля	кмоль/ч	Мольная доля
Водород	2,00		0,02	2301,46	0,64		0,28	2248,20	0,89		0,00	53,26	0,05
Сероводород	34,00		0,01	60,29	0,02		0,09	43,22	0,02		0,00	17,07	0,02
Метан	16,00		0,01	96,78	0,03		0,09	89,09	0,04		0,00	7,69	0,01
Этан	30,00		0,01	70,86	0,02		0,10	56,97	0,02		0,00	13,89	0,01
Пропан	44,00		0,01	50,67	0,01		0,09	33,66	0,01		0,00	17,01	0,02
Бутаны	58,00		0,00	13,93	0,00		0,02	6,65	0,00		0,00	7,27	0,01
изо-бутан	59,00		0,00	13,69	0,00		0,03	8,27	0,00		0,00	5,42	0,01
изо-пентан	72,00		0,00	9,02	0,00		0,02	4,31	0,00		0,00	4,71	0,00
Пентан	72,00		0,00	13,50	0,00		0,02	4,21	0,00		0,00	9,29	0,01
н-гексан	86,00		0,00	5,95	0,00		0,01	1,85	0,00		0,00	4,10	0,00
Бензин-отгон	106,77		0,02	46,98	0,01		0,06	8,92	0,00		0,02	38,05	0,04
Гидрогенизат	209,15		0,90	918,86	0,26		0,19	14,84	0,01		0,96	904,02	0,84
Итого			1,00	3601,98	1,00		1,00	2525,20	1,00		1,00	1076,77	1,00

Рассчитаем с помощью ЭВМ мольную долю отгона для парожидкостной смеси при 6,7 МПа и 180⁰С. Результаты расчета сведем в табл. 5.31. Материальный баланс однократного испарения парожидкостной смеси на входе в АВО приведен в табл. 5.49.

Количество переданного в теплообменнике тепла найдем по формуле

где – количество переданного тепла, кДж/ч;

– расход дизельного топлива в парах при 180⁰С, кг/ч;

= 3104 кг/ч;

– энтальпия дизельного топлива в парах при 180⁰С, кДж/кг;

= 540 кДж/кг;

– расход дизельного топлива в жидкой фазе при 180⁰С, кг/ч;

= 189075 кг/ч;

– энтальпия дизельного топлива в жидкой фазе при 180⁰С, кДж/кг;

= 226 кДж/кг [11];

– расход дизельного топлива в жидкой фазе при 60⁰С, кг/ч;

= 199005 кг/ч;

– энтальпия дизельного топлива в жидкой фазе при 60⁰С, кДж/кг;

= 97 кДж/кг;

– расход бензина-отгона в парах при 180⁰С, кг/ч;

= 953 кг/ч;

– энтальпия бензина-отгона в парах при 180⁰С, кДж/кг;

= 953 кДж/кг;

– расход бензина-отгона в жидкой фазе при 180⁰С, кг/ч;

= 4063 кг/ч;

– энтальпия бензина-отгона в жидкой фазе при 180⁰С, кДж/кг;

= 626 кДж/кг;

– расход сероводорода, кг/ч;

= 2050 кг/ч;

– энтальпия сероводорода при 180⁰С, кДж/кг;

= 186 кДж/кг;

– энтальпия сероводорода при 60⁰С, кДж/кг;

= 51 кДж/кг;

– расход водорода, кг/ч;

= 13499 кг/ч;

– энтальпия водорода при 180⁰С, кДж/кг;

= 2429 кДж/кг;

– энтальпия водорода при 60⁰С, кДж/кг;

= 809 кДж/г;

– расход углеводородных газов, кг/ч;

= 756 кг/ч;

– энтальпия углеводородных газов при 180⁰С, кДж/кг;

= 1192 кДж/кг (см. табл. 5.14);

– энтальпия УВГ при 60⁰С, кДж/кг;

= 590 кДж/кг.

Поверхность теплообмена определим по формуле

,

где F – площадь поверхности теплообмена, м²;

К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·К);

К = 38,3 Вт/(м²·К) = 137,88 кДж/(ч·м²·К) [10].

м².

Принимаем длину труб 8 м, а диаметр 0,042 м. Вычисляем поверхность одной трубы (гладкой) по формуле

,

где F₁ – поверхность одной трубы (гладкой), м².

м².

Число труб определяем из уравнения

.

шт.

Расход воздуха определяем из теплового баланса аппарата по формуле

,

где - расход воздуха, кг/ч;

- средняя изобарная теплоемкость водорода;

=1,005 кДж/(кг·К) [10];

- температура воздуха на входе в АВО;

= 30⁰С [10];

- температура воздуха на выходе из АВО;

= 60⁰С [10].

кг/ч.

Плотность воздуха при его начальной температуре 25⁰С и давлении 101,325 кПа находим по формуле

,

где - плотность воздуха при его начальной температуре 25⁰С и давлении 101,325 кПа, кг/м³;

- плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м³;

= 1,293 кг/м³.

кг/м³.

Объемный расход воздуха определим по формуле

,

где - объемный расход воздуха м³/с.

м³/с.

По найденному значению общей площади поверхности теплообмена выбираем аппарат воздушного охлаждения марки АВГ [13]. Его характеристика приведена ниже.

Число требуемых АВО определяем из уравнения

,

где F₀ – поверхность теплообмена выбранного типа АВО;

F₀ = 390 м².

10 шт.

Характеристика аппарата воздушного охлаждения АВО:

Длина труб, мм
Число рядов труб
Коэффициент оребрения труб
Общее число труб	188/564
Поверхность теплообмена, м^2 (полная)

- Цифры в числителе – для секции, в знаменателе для аппарата.

- В графе поверхность теплообмена полные цифры без скобок соответствуют поверхности теплообмена по гладкой поверхности трубы у основания ребер, в скобках – по оребренной поверхности.

Дата добавления: 2015-07-14