Расчет воздушного холодильника

Для охлаждения паров дистиллята и кубового остатка применяется воздушный холодильник. В качестве холодного потока – воздух с = 22 °C до =40 °C, в качестве продукта, который необходимо охладить, пропановая фракция с =61 °C и с =20 °C. Начальная температура воздуха: принимаем температуру воздуха, поступающего в аппарат, как среднюю годовую температуру воздуха в данной местности. Конечную температуру воздуха, исходя из практически данных.

Найдем тепло, отдаваемое парами:

,(58)

где - количество охлаждаемого потока, кг/ч;

- энтальпия паровой фазы, при температуре 61 °C,кДж/моль;

- энтальпия жидкой фазы, при температуре 20 °C кДж/моль.

Воспользуемся расчетом колонны (К-01):

=199,5 кДж/моль, =11,5 кДж/моль.

кДж/ч.

Для холодного потока определяем по формуле :

, (59)

где - количество продукта, поступающего в аппарат, кмоль/ч;

и - начальная и конечная температуры потока, °С;

- энтальпия при соответствующей температуре, кДж/моль.

Расход холодного теплоносителя находим из теплового баланса аппарата:

,(60)

где -КПД аппарата, принимаем 0,95.

Энтальпию воздуха определяем по формуле:

,(61)

где -теплоемкость воздуха при определенной температуре, кДж/(кг °С).;

- температура потока, °С.

Теплоемкость воздуха при температуре и определяем по справочным данным: =1,005 кДж/(кг °С), =1,009 кДж/(кг °С).

Расход воздуха определяем из теплового баланса аппарата:

,(62)

кг/ч.

Плотность воздуха при его начальной температуре равна = 1,205 кг/м³ (По приложению 17 учебник Сарданашвили А.Г., Львова А.Н.. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа.) [7]

Найдем объем расходуемого воздуха в секунду:

м³/с,

Средний температурный напор определяется по методу Н.И. Белоконя по формуле 50:

,

где -средний температурный напор, °С,

и - большая и меньшая разность температур, определяемая из формул 52,53:

, ,

где - разность среднеарифметической температур горячего и холодного теплоносителей по формуле 54:

,

где - характеристическая разность температур по формуле 55:

,

Где - перепад температур в горячем потоке 61 -20=41 °С;

- перепад температур в холодном потоке 40-22=18 °С

Р - индекс противоточности, принимаем 0,98.

 

Поверхность теплообмена вычисляем по формуле 56:

 

м²,

где - коэффициент теплопередачи, кДж/(м² ч °С)

Величину подбираем по практическим данным из учебника Сарданашвили А.Г., Львова А.Н.. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа, приложение 35, принимаем =155,52 кДж/(м² ч °С).

Число холодильников находим по формуле 57:

,

где - рассчитанная поверхность теплообмена, м²;

- поверхность теплообмена стандартного теплообменника, м²;

В качестве стандартного теплообменника подбираем ВХО с поверхностью теплообмена 4050 м²;

Принимаем 3 холодильника.

По объему расходуемого воздуха с учетом существующей производительности вентиляторов выбираем вентилятор по каталогу (Рыбкин С.А. Вентиляционные установки машиностроительных заводов.)

Расчет насоса

 

При выборе насоса используется следующая входная информация:

-максимальный расход,

- напор при максимальном расходе,

-температура перекачки,

-количество насосов.

Температура перекачиваемой жидкости

t=39,36 °C

Объем перекачиваемой жидкости Q рассчитываем по формуле:

,

 

где, G – количество перекачиваемой жидкости, кг/ч;

p – плотность перекачиваемой жидкости, кг/ м³ .

По объему перекачиваемой жидкости принимаем напор насоса:

 

Н=180 м ст. жидкости

 

Полезную мощность , затрачиваемую на перекачивание жидкости, определяем по формуле:

кВт,

где G – количество перекачиваемой жидкости, кг/с;

Н – напор насоса, м ст. жидкости;

– полезная мощность, кВт.

Мощность на валу (кВт) соответствует мощности потребляемой насосом и рассчитываем ее по формуле:

,(64)

Где - полный КПД насоса, по практическим данным принимаем КПД – 0,7

кВт.

Мощность двигателя рассчитываем по формуле:

,(65)

Где - КПД передачи от двигателя к насосу при непосредственном соединении насоса с двигателем, =1, тогда

Вт.

В связи с возможными перегрузками фактическую мощность двигателя принимают несколько больше:

,(66)

где - коэффициент запаса, для электродвигателей =1,25.

кВт.

Используем насос НК 560/335-180-2вСДК:

Максимальный расход – 335 м³/ч

Число оборотов – 2950

Мощность эл.двигателя – 110 кВт/час.