Искусство
Языки
Языкознание
Вычислительная техника
Информатика
Финансы
Экономика
Биология
Сельское хозяйство
Психология
Ветеринария
Медицина
Юриспруденция
Право
Физика
История
Экология
Промышленность
Энергетика
Этика
Связь
Автоматика
Математика
Электротехника
Философия
Религия
Логика
Химия
Социология
Политология
Геология
Расчетка по МКС. Исходные данные Состав исходной смеси С
 Скачать 189.5 Kb.
|
|
Исходные данные Состав исходной смеси: С2Н4 – 15% масс., С4Н8 – 47% масс., С6Н12 – 8% масс., С8Н16 – 20% масс., С10Н20 –10% масс., Расход исходной смеси: 4000 кг/ч; Конденсация испаряющимся пропаном . 1 Перевод состава исходной смеси из массовых долей в мольные x = (xi/Mi)/(Σxi/Mi), где хi – массовая доля i - компонента Мi – молярная масса i – компонента, кг/моль Σxi/Mi = 0,15/28 + 0,47/56 + 0,08/84 + 0,20/112 + 0,10/140 = 0,017206 x1 = 0,00536/0,017206 = 0,3115 x2 = 0,00839/0,017206 = 0,4876; x3 = 0,00095/0,017206 = 0,0554; x4 = 0,00179/0,017206 = 0,1040; x5 = 0,00072/0,017206 = 0,0415; 2 Расчет процесса полной конденсации данной смеси 2.1 Расчет температуры начала и конца конденсации, общего давления процесса. Задан хладоагент, поэтому задаюсь температурой конца конденсации, исходя из температуры хладоагента: tх/а = - 42 °C tкк = tх/а + 10 = - 32 °С Рассчитываю общее давление смеси и температуру начала конденсации. Для этого из [1] и [2] выписываю константы Антуана для данных веществ. Результаты сводим в таблицу 1. Таблица 1- Константы Антуана
Пример расчета для первого компонента C2H4:  ,(мм рт.ст.)где: Pi – парциальное давление i – компонента; A,B,C – константы Антуана; t– температура конца конденсации, 0C;  ;Аналогичный расчет для C8H16. Для С4Н8, С6Н12 и С10Н20 расчет Pi проводится по формуле:  ,(мм рт.ст.)где Т – температура конца конденсации, К. Рассчитав парциальные давления компонентов в смеси, находим общее давление: Робщ = ∑Хi·Pi,(мм рт.ст.) Результаты расчетов сведены в таблицу 2. Таблица 2 – Pезультаты расчета общего давления
Аналогично проводятся расчеты для температуры начала конденсации. Необходимо задаться температурой начала конденсации так, чтобы ΣYi/Ki = 1, где Yi – мольные доли i - компонента Кi – константа фазового равновесия i – компонента Тнк = 415,505 К, tнк = 142,505 0C. Полученные результаты сводим в таблицу 3.
2.2 Выбор хладоагента Выбираю испаряющийся пропан с температурой - 42 0С. 2.3 Составляется тепловой баланс процесса и определяется расход хладоагента. Поскольку температура начала и конца конденсации значительно отличаются, теплоемкость и теплота парообразования компонентов нахожу по [3] и [4] отдельно для температуры начала и конца конденсации. Теплоемкости и теплоты парообразования для всех компонентов смеси сводим в таблицу 4. Таблица 4 – Теплоемкости и теплоты парообразования компонентов
Теплоемкость и теплоту парообразования ищем по правилу аддитивности: ссм (- 32) = Σxiּci = 0,15 ּ 0,00195 + 0,47 ּ 2,07963 + 0,08 ּ 2,00775 + +0,20 ּ 1,97075 + 0,10 ּ 1,97075 = 1,7295636 кДж/кгּК ссм (142,505) = Σxiּci = 1,7069369 кДж/кгּК rсм (142.505) = Σxiּri = 163,2815 кДж/кг Тепловой баланс: Qприх = Qрасх, QT = Gсм(rсм + ссмּtнк) – Gсмּcсмּtкк , QT = 4000ּ(163,2815 + 1,7069359 ּ415,505) – 4000(1,7295636ּ241) = = 1822754,156 кДж/кг Зная тепловую нагрузку на теплообменник, легко рассчитать необходимый расход хладоагента. Поскольку хладоагент меняет свое агрегатное состояние, то расход его ведем по формуле:  где: rх/а – температура хладоагента при t = - 42 ºС  2.4 Расчет средней движущей силы  ∆tб = 415,505 – 231 = 184,505 °С ∆tм = 241 – 231 = 10 ºС  2.5 Коэффициент теплопередачи Коэффициент теплопередачи принимаю по (5), согласно агрегатному состоянию хладоагента и исходной смеси: К = 250 Вт/м2К – коэффициент теплопередачи от конденсирующего пара к органической жидкости. 2.6 Выбор теплообменника Расчет ориентировочной поверхности теплопередачи:  ,(м2)где Q – тепловая нагрузка на теплообменник; ∆tср – средняя разность температур; К – коэффициент теплопередачи.  Так как температура начала и конца конденсации сильно отличаются, то выбираем теплообменник с плавающей головкой [6] : Площадь поверхности 38 м2; Длина труб 6000 мм; Число ходов 2; Диаметр кожуха наружный - 426 мм; Диаметр кожуха внутренний - 400 мм. 3 Расчет процесса неполной конденсации 3.1 Температура неполной конденсации tнк > tнеп.к > tкк. Исходя из этого, принимаю температуру неполной конденсации 70 0С 3.2 Проверка наличия жидкой и паровой фазы при температуре неполной конденсации При температуре неполной конденсации находим константы фазового равновесия всех компонентов  , А>1 и В>1 одновременно Расчет проводится аналогично пункту 2 Результаты расчета приведены в таблице 5 Таблица 5 – Результаты расчета процесса неполной конденсации
Условие А>1 и В>1 одновременно выполняется. 3.3 Расчет количества и состава образующихся фаз Пример расчета состава жидкой фазы при L = 0,1  ,где L – расход жидкой фазы.      ∑Хi = 3,525488 Результаты расчета сведены в таблицу 6 Из таблицы делаем вывод, что состав жидкой фазы при L = 0,66403 следующий: х1 = 0,035372 х2 = 0,66331 х3 = 0,08238 х4 = 0,156328 х5 = 0,062645 ∑ xi = 1 Находим состав паровой фазы: yi = xi · Ki y1 = 0,853531 y2 = 0,143391 y3 = 0,002308 y4 = 0,000662 y5 = 0,0000418 ∑ yi = 1 3.4 Составляем таблицу материального баланса Таблица 6 – Состав жидкой фазы при различных L
Таблица 7 – Материальный баланс процесса неполной конденсации
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||