Лекция № 20

Методика расчёта технологических схем станций разделения воздуха
и их оборудования

Методика расчёта технологической схемы станции разделения воздуха основывается на материально - тепловом балансе блока разделения.

Внешний материальный и тепловой балансы блока разделения воздуха определяют основные материальные потоки, рабочие давления и условия работы аппаратов, входящих в блок разделения.

Чтобы составить материально–тепловой баланс, необходимо принять ряд основных параметров работы установки.

1. Состав продуктов разделения

Состав (концентрация) основного продукта разделения первой фракции обусловлен назначением установки. Состав второй фракции фактически зависит от состава первой фракции.

Примерные составы продуктов разделения:

а) Технический кислород крупных и средних установок: О₂ – 99,5÷99,6 %;
N₂ – 0,3÷0,4 %.

б) Технологический кислород крупных установок: О₂ – 95–98 %; N₂ – 2–5 %.

2. Температура

Температура воздуха, поступающего в блок разделения, зависит от условий охлаждения его при сжатии в компрессоре. Её обычно принимают на 5–7 °С выше температуры охлаждающей воды.

Температура воздуха после расширения в турбодетандере принимается на 1–3 °С выше температуры насыщенного воздуха.

3. Разность температур в теплообменных аппаратах

Разность температур на тёплых концах теплообменных аппаратов определяет величину потерь холода от недорекуперации, поэтому эту разность следует принимать возможно меньшей. Слишком малая разность температур приводит к увеличению поверхности и массы теплообменника, что связано с увеличением потерь холода в окружающую среду и потерь вследствие гидравлических сопротивлений. Обычно недорекуперация в теплообменнике составляет около 10 °С.

4. Удельные потери холода в окружающую среду

Удельные потери холода в окружающую среду зависят от мощности установки и снижаются по мере увеличения производительности.

Для установок производительностью 100–800 м³/час потери холода 3–
2 Вт/м³; для установок 75000–200000 м³/час – 1,0–0,8 Вт/м³.

5. Гидравлические сопротивления аппаратов

При высоких скоростях газа в теплообменных аппаратах увеличиваются коэффициенты теплопередачи и уменьшается масса этих аппаратов. Наряду с этим увеличивается и гидравлическое сопротивление, что повышает удельный расход энергии. В зависимости от типа установки и аппарата гидравлические сопротивления принимаются от 300 до 2000 мм.вод.ст.

6. Коэффициенты полезного действия машин

Адиабатный к.п.д. детандеров:

– поршневого – 0,74÷0,78;

– турбодетандера – 0,7÷0,8.

Изотермический к.п.д. компрессоров:

– для поршневого – 0,6÷0,67;

– для турбокомпрессора – 0,7÷0,8.

7. Потери воздуха на продувки компрессоров и переключение регенераторов составляют 3÷5 %

Дата добавления: 2015-07-25