Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Выбор воздухоохладителей




В определяющей степени эффективность работы всей компрессорной установки (КУ) и особенно системы утилизации тепла при охлаждении сжимаемых газов, зависит от выбора теплообменных аппаратов.

На выбор того или иного вида газоохладителя влияет целый ряд требований, которые иногда накладывают взаимопротивоположные ограничения: диапазон производительности КУ; вид и параметры сжимаемого газа; габаритные размеры; вид системы охлаждения.

В настоящее время промышленность выпускает газоохладители в широком диапазоне расходов сжатого газа (до 3000м3/мин) и рабочего давления до 40 МПа. Однако можно отметить, что большая часть из них предназначена на расходы до 250 м3/мин и давления до 4 МПа.

По диапазону рабочих давлений газоохладители принято делить на три группы: 1) низкого давления (до 1,2 МПа); 2) среднего давления (до 4 МПа); 3) высокого давления (свыше 4 МПа).

Конструкция теплообменных аппаратов определяется типом теплопередающего элемента, который выполняется в виде труб или листового материала.

Повышение компактности теплообменников требует использование труб малого диаметра, что приводит к противоречию с требованием уменьшения гидравлического сопротивления. Одним из эффективных и распространенных способов повышения компактности является оребрение труб. В практике в большинстве случаев осуществляется наружное оребрение, которое выполняется как цельнокатаное, литье, ленточное и насадное.



По способу соединения труб в теплообменниках можно выделить следующие основные типы: неподвижные паянные, или развальцованные; подвижные со специальными уплотнениями труб в трубных досках; соединение труб с помощью калачей.

Наиболее многочисленная группа газоохладителей - это аппараты низкого и среднего давления. Охлаждаемой средой является воздух, охлаждающей - обычно вода. Конструкция таких аппаратов должна обеспечивать возможность чистки трактов обоих теплоносителей, коррозионную стойкость, виброустойчивость элементов конструкции, прочность, неизменность формы теплопередающей поверхности.

Наибольшим разнообразием отличаются конструкции трубчатых и кожухотрубчатых теплообменников. Большинство газоводяных кожухотрубчатых аппаратов имеют цилиндрический корпус, трубы заделаны в трубные решетки. Вода подается в трубное пространство, газ - в межтрубное. Это обусловлено относительной простотой очистки внутренней поверхности труб от накипи. Организация нужного режима течения межтрубного теплоносителя достигается установкой перегородок. Основной недостаток такой конструкции - это большая масса и габаритные размеры, а также ограниченные возможности унификации. Снижение массы и габаритных размеров возможно путем использования поперечноребренных труб, что связано с усложнением конструкции.

Использование низкооребренных или гладких труб обусловлено близостью физических свойств теплоносителей (газ - воздух или воздух - воздух). Такие аппараты свободны от недостатков водяных охладителей, однако большие размеры и масса сужают область применения.

По назначению различают промежуточные и концевые воздухоохладители. Промежуточные холодильники осуществляют охлаждение газа между ступенями компрессора. Концевые воздухоохладители устанавливают на выходе воздуха из компрессора.

Определяем количество тепла, отдаваемого сухим воздухом:

 

Qв = V · rв · Св· (t1 - t2), (5.7)

 

где V - производительность компрессора, м3/с;

rв - плотность воздуха при давлении и температуре на входе компрессора, кг/м3;

Св - теплоемкость воздуха при постоянном давлении, Дж/кг*0С;

t1 и t2 - температура воздуха до и после теплообменника, 0С.

Температура сжатого воздуха до теплообменника определяется по выражениям (3.3,3.4):

e =  =  = 1,39

t1 = [ ( tн + 273 ) + DТ ] · e  = [(20 + 273) + 15] · 1,39 = 332,8 0K;

Температуру сжатого воздуха после теплообменника принимается в пределах (30 ÷ 40) ºС

Температура t2 численно равна температуре сжатого воздуха tсж определенной ранее по выражению (3.3) для расчета межцеховых и внутрицеховых сетей промышленного предприятия при условии e = 1.

Т.к. rв = 1,205 кг/м3; Св = 1005 Дж/кг, следовательно получим:

Qв = 24,67 ·1,205 ·1005 · (59,8 – 40) = 591,54 Вт.

Определяем дополнительный тепловой поток при охлаждении и частичной конденсации водяного пара:

 

Qд = V·rв· [Cp· (x1·t1 - x2·t2)+(r0 - k·t2)(x1-x2)], (5.8)

 

где Ср - средняя теплоемкость водяного пара при постоянном давлении, Дж/кг0С;

r0 - теплота парообразования при 0 0С, Дж/кг;

k - коэффициент, учитывающий снижение теплоты парообразования с повышением температуры конденсации;

х1 и х2 - влагосодержание воздуха до и после теплообменника, кг/кг

Для расчета воздухоохладителей компрессоров теплофизические величины принимают: Ср = 1880 Дж/кг0С; r0 = 2,5*106 Дж/кг; k = 2346.

Определяем влагосодержание воздуха при входе в охладитель:

 

х1 = , (5.9)


где Rв - газовая постоянная воздуха, равная 287,14 кДж/кг·град;

Rп - газовая постоянная водяных паров, равная 462 кДж/кг·град;

P0 - давление воздуха во всасывающем патрубке ступени перед охладителем, Па;

Р1нас - давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха во всасывающем патрубке ступени перед охладителем, Па;

Р1нас = 7374,9 Па, принимаем при температуре t2 = 40 0C; [5]

j1 - относительная влажность воздуха при всасывании в ступень перед охладителем. (j1 = 0,8).

Определяем давление после каждой ступени компрессора:

P1 = Pатм · e = 101,325 · 1,39 = 140,84 кПа

P2 = P1 · e = 140,84 · 1,39 = 195,76 кПа

P3 = P2 · e = 195,76 · 1,39 = 272,1 кПа

P4 = P3 · e = 272,1 · 1,39 = 378,219 кПа

P5 = P4 · e = 378,219 · 1,39 = 525,72 кПа

Pкон = P5 · e = 525,72 · 1,39 = 730,75 кПа

х1 = = 0,007 кг/кг

Определяем влагосодержание воздуха при выходе из охладителя:

 

х1 = , (5.10)

 

где Р -давление воздуха в охладителе, Па;

Р2нас - давление насыщенного водяного пара при температуре газа на выходе из охладителя, Па;

Р2нас = 7374,9 Па, при температуре t2 = 40 0C; [5]

j2 = 1 - относительная влажность на выходе из охладителя;


х2 = = 0,0062 кг/кг

Qд = 24,67·1,205·[1880·(0,007·59,8 - 0,0062·40) + 2,5·106 - 2346·40) + (0,007 - 0,0062)] = 66757,4 Вт.

Количество тепла, выделяемого при охлаждении влажного воздуха, можно представить в следующем виде:

 

Qохл = Qв + Qд,(5.11)

 

где Qв - тепловой поток при охлаждении сухого воздуха, Вт;

Qд - дополнительный тепловой поток при охлаждении и частичной конденсации водяного пара, Вт.

Qохл = 591,54 + 66,757 = 658,297 Вт.

Определяем поверхность теплообмена воздухоохладителя:

 

F = , м2(5.12)

 

где 0,5 - коэффициент, учитывающий улучшение коэффициента теплоотдачи за счет конденсации влаги;

y1 - коэффициент на загрязнение поверхности охлаждения, принимается в пределах 1,05 ¸1,1;

y2 - коэффициент использования поверхности охлаждения, равный 0,8 ¸ 0,9;

eDt - поправка: для аппаратов с перекрестным и смешанным потоком рабочих жидкостей менее 1,0; для противотока равна 1,0;

Dt - средний температурный напор, 0С;

k - коэффициент теплопередачи, Вт/м2*град.

Коэффициент теплопередачи k в теплообменниках со стальной поверхностью теплообмена для теплоносителей воздух - вода, варьируется в пределах 10 ¸ 40 Вт/м2·град.

Средний температурный напор при противотоке:

 

Dt = ,(5.13)

 

где t1, t2 - температура воздуха до и после теплообменника соответственно, 0С;

tв.1 - температура охлаждающего теплоносителя на входе в охладитель, принимается в пределах (1 ¸ 30)0С;

tв.2 - температура охлаждающего теплоносителя на выходе из охладителя, 0С.

Определяем температуру охлаждающей воды на выходе из теплообменника:

 

tв.2 = tв.1 + D,(5.14)

 

где D - зона охлаждения, принимается в пределах (5 ¸ 40)0С.

tв.2 = 10 + 15 = 25 0С

Dt = = 32,3 0С,

F =  = 591 м2

Определяем расход охлаждающей воды в воздухоохладителе:


G = , кг/с,(5.15)

 

где 1,2 - коэффициент запаса, учитывающий также количество воды, находящейся в рубашке охлаждения цилиндра компрессора;

Сж - теплоемкость охлаждающей воды, определяемая по средней температуре воды, Дж/кг*град.

Определяем средняя температура охлаждающей воды:

 

tср = , 0C, (5.16)

 

tср = =17,5 0C

по температуре tср = 17,5 0С принимаем Сж= 4,1875 Дж/кг*град,

G = = 10,7 кг/с.

Выбираем кожухотрубчатый теплообменник сварной конструкции с неподвижными трубчатыми решетками со следующими параметрами:

- диаметр кожуха Dн - 1200 мм,

- давление Ру - 1 МПа,

- размер труб - 20´2,

- количество ходов по трубам - 4,

- длина труб - 6000 м,

- поверхность теплообмена - 596 м2,

- площадь проходного сечения одного хода по трубам - 790 м2,

- площадь проходных сечений:

в вырезе перегородки - 1730 м2,

между перегородками - 1650 м2.

Основные размеры: l = 9000; L= 10300; l0 = 600; A = 8200; Dy=350; Dy1=350; Dk=1520; H/2=831; h=826; l1=1050; l2=1800; lk=1000; l3=550; количество перегородок - 14.


Заключение

Для спроектированной системы воздухоснабжения промышленного объекта была рассчитана наиболее сложная ветвь воздухопровода от компрессорной станции до потребителя. Потери давления на этой ветви составили 2,54 %. Также для этой системы были рассчитаны и выбраны следующие компоненты:

- 3 компрессоров марки К-1500-62-2 с производительностью 24,67 м3/с;

- фильтры типа Кд 120 с пропускной способностью 33,33 м3/с – 3 шт;

- 3 воздухосборника типоразмера В-20;

- 3 кожухотрубчатых теплообменников с поверхностью теплообмена - 596 м2 ;

- 3 влагомаслоотделителя инерционного типа с объемом - 0,85 м3, по одному на каждый компрессор.


Список использованной литературы

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 1987. - 575 с.

2. Теплотехнический справочник. Т.1. - М.: Энергия, 1975 – 815 с.

3. Федяев А.А., Федяева В.Н. Система производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий. Задания и методические указания к выполнению курсового проекта - Братск: БрИИ, 1993 – 23 с.

4. Федяев А.А. Система производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий. Расчет системы производства и распределения газообразных энергоносителей. Учебное пособие. - Братск: БрИИ, 1998. – 63 с.

5. Федяев А.А. Система производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий: Лабораторный практикум. - Братск: БрИИ, 1999. – 51 с.

 

 

Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Читайте также:
Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы...
Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ...
Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (198)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.039 сек.)
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7