Расчет поверхности горячего теплообменника — КиберПедия 

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Расчет поверхности горячего теплообменника



После парового котла основной газ проходит горячий теплообменник и, охлаждаясь с 190°С до 60°С, нагревает газ, поступающий в колонну синтеза после компрессора, до 170°С.

Температурный режим в горячем теплообменнике:

190 60 Dtм=20

170 28 Dtб=32

Количество тепла, отдаваемое циркуляционному газу в теплообменнике, равно

Q = 10440,91(190×42,96-60×37,04) = 72117302 кДж = 72117302/3,6 =

= 20032583 Вт,

где 10440,91 - количество газовом смеси, кмоль; 190 и 60 - температура входа и выхода основного газа, °С; 37,04 - теплоемкость газовой смеси при 60°С, кДж/(кмоль×°С); 42,96 - теплоемкость газовой смеси при 190°С, кДж/(кмоль×°С).

Теплоемкость газовой смеси можно определить, зная теплоемкости компонентов и температуру, рассчитаем Ср при 60°С

;

;

;

;

;

кДж/(кмоль×°С).

Средняя разность температур:

Dtср= °С.

Газ проходит по трубкам диаметром 10´1 мм, число трубок 3105, диаметр корпуса 1064´50 мм, поверхность теплообменника 910 м2. Определяем коэффициент теплоотдачи от горячего газа к стенкам трубок по формуле.

Критерий Рейнольдса:

, (36)

где - скорость газовой смеси в трубках.

Средняя температура газа, проходящего по трубкам:

°С

Объем газа при tср= 125°С и Р = 33,16×106 Па (338 ат) составляет:

v3,

где 1,5153 - коэффициент сжимаемости газовой смеси при данных условиях.

Скорость газовой смеси в трубках

м/с,

здесь 0,008 - внутренний диаметр газовой трубы, м; 3205 - количество трубок.

Плотность газовой смеси

кг/м3,

где 137301,05 - масса газовой смеси, поступающей в котел-утилизатор, кг.

Вязкость газовой смеси при tср=125°С равна m=26,19×10-6 Н×с/м2.

Теплопроводность смеси при этих же условиях l=175,7×10-3 Вт/(м×°С).

Определяем теперь критерий Рейнольдса:

.

Теплоемкость газовой смеси Ср125 можно рассчитать, суммируя теплоемкости компонентов:

;

;

;

;

;

кДж/(кмоль×°С).

Теплоемкость 1 кг газовой смеси равна:

Ср=41,25/11,35=3,63 кДж/(кг×°С).

Критерий Прандтля:

.

Критерий Нуссельта:

Nu = 0,023×724400,8×0,5410,4=138,99.

Коэффициент теплоотдачи в трубках

Вт/(м2×°С).

Определим коэффициент теплоотдачи в межтрубном пространстве:

(37)

; .

Средняя температура газа

°С

Объем газа при Р = 350 ат (34,32×106 Па) и 99°С составляет:

v3,

где 1,584 - коэффициент сжимаемости газовой смеси при данных условиях.

Плотность газа

кг/м3,

Площадь поперечного сечения межтрубного пространства:

м2.

Эквивалентный диаметр для межтрубного пространства:

м.

Скорость газовой смеси в межтрубном пространстве:

м/с,

Вязкость газовой смеси в межтрубном пространстве

m=18,74×10-6 Н×с/м2.



Теплопроводность смеси l=191×10-3 Вт/(м×°С).

Определяем теперь критерий Рейнольдса:

.

Теплоемкость газовой смеси Ср99 (350 ат):

;

;

;

;

;

кДж/(кмоль×°С).

Теплоемкость 1 кг газовой смеси равна:

Ср=34,195/10,1=3,38 кДж/(кг×°С) (10,1 – масса одного моля газовой смеси).

Критерий Прандтля:

.

Критерий Нуссельта:

Nu = 0,023×785650,8×0,330,4=121,7.

Коэффициент теплоотдачи в трубках

Вт/(м2×°С).

Коэффициент теплопередачи:

Вт/(м2×°С).

где 0,001 -толщина стенки трубки, м; 0,00017 — термическое сопротивление загрязнений стенок, Вт/(м2×°С).

Необходимая поверхность теплообмена в теплообменнике равна:

м2,

Запас поверхности равен:

%.

где 910 – принятая поверхность теплообмена, м2

 

Водяной конденсатор

Температурный режим в водяном конденсаторе

60 30

35 25

Температура начала конденсации NH3 определяется из уравнения:

,

где 335 - давление в ат, соответствующее 32,86×106 Па.

Температуру конденсации NH3 из газовой смеси принимаем равной средней температуре между температурами начала и конца конденсации

°С

Уравнение теплового баланса зоны конденсации и охлаждения

Qконд = i60-i30+Qконд 43,2 – Qж 30,

где i60 – энтальпия газовой смеси при 60°С и 32,86×106 Па; i30 – энтальпия газовой смеси при 30°С и 32,86×106 Па; Qконд 43,2 – тепло конденсации аммиака (при 43,2°С и 32,86×106 Па равно 1086,18 кДж/кг); Qж 30 – тепло жидкого аммиака (при 30°С и 32,86×106 Па равно 141,68 кДж/кг).

Рассчитаем теплоемкость газовой смеси Ср30 и 32,86×106 Па (:

;

;

;

;

;

кДж/(кмоль×°С).

Qконд = 10440,91×37,04×60-10841,31×36,01×30+21071,46×0,771(1086,18-141,68) = 30646324 кДж = 8512867,7 Вт.

где 0,771 - плотность газообразного NH3 при нормальных условиях, кг/м3; 10440,91 - количество газа, поступившего в водяной конденсатор, кмоль; 10841,31 - количество газа, ушедшего из водяного конденсатора, кмоль; 21071,46 - количество сконденсировавшегося NH3, м3.

 


 

 

Расчет азотной кислоты HNO3, стр 220-253 (Атрощенко)

РАСЧЕТ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА HNO3 СРЕДНЕЙ КОНЦЕНТРАЦИИ



 

Технология производства HNО3 состоит из двух стадий. Первая стадия связана с процессом окисления NH3 до NO по реакции

4NH3 + 5О2 = 4NO + 6Н2О + 908000 Дж. (38)

Вторая стадия производства HNO3 средней концентрации связана с процессом окисления NО и абсорбции полученного N2 водой с получением HNO3

2NO + О2 = 2NО2 + 124 кДж, (39)

3NО2 + Н2О =2HNО3 + NО+ 136,2 кДж. (40)

Суммарная реакция образования HNО3 из NH3 без учета побочных может быть представлена уравнением

NH3 + 2О2 = HNO3 + Н2О. (41)

 

Для расчета установки получения НNО3 средней концентрации примем схему, приведенную на рис. 4.

Тщательно очищенный от пыли и катализаторных ядов воздух сжимается в турбокомпрессорах К1 и К2 до 8×105 Па. Затем большая часть воздуха после турбокомпрессора К2 с температурой около 150°С поступает в теплообменник 1, где подогревается до 350°С и направляется в смеситель 2. Сюда же поступает предварительно очищенный газообразный перегретый NH3, полученный в испарителе 3 и в перегревателе 4.

Воздушноаммиачная смесь проходит фильтр 5 и подвергается катализу в контактном аппарате 6.

Полученные нитрозные газы проходят параллельно работающие теплообменники 7 и 8, затем 1 и далее теплообменник 9, в которых снимается тепло реакции окисления NH3.

 

Рис. 4. Схема установки дли производства азотной кислоты средней концентрации под комбинированным давлением 0,8-1,6 МПа.

 

В скоростном холодильнике 10 происходит охлаждение, частичное окисление NО, конденсация паров воды и образование HNО3. Полученный конденсат отделяется в сепараторе 11. Далее к охлажденным нитрозным газам вводится добавочный воздух, отбираемый после турбокомпрессора К2 и охлажденный в холодильнике 12.

Затем нитрозные газы досжимаются в турбокомпрессоре К3 до 16×105 Па, проходят холодильник-конденсатор 13 и после сепаратора 14 поступают в абсорбционную колонну 15. В нее же поступает газ из сепаратора и конденсат НNO3. На верхние тарелки поступает конденсат HNO3 из сепаратора 11, предварительно сжатый в компрессоре 16 до 16×105 Па.

В абсорбционную колонну 15 подается с помощью насоса 17 очищенная вода. HNО3 из низа абсорбционной колонны 15, содержащая растворенные оксиды азота, поступает в отбелочную колонну 18. Здесь продукционная кислота нагревается при низком давлении, и через нее продувают воздух, т. е. происходит отбелка. Для продувки кислоты подается воздух после турбокомпрессора К2. Отдувочные газы проходят холодильник 19, турбокомпрессор К4 и после сжатия до 16×105 Па присоединяются к основному потоку нитрозных газов, поступающих в абсорбционную колонну 15. Продувочные газы можно присоединять непосредственно к нитрозным газам перед турбокомпрессором К3.

Выхлопные нитрозные газы после абсорбционном колонны 15 подогреваются в теплообменниках 9 и затем 7 и расширяются в газовой турбине Т1 до 8×105 Па. Затем подогреваются в теплообменнике 8 и расширяются в турбине Т2 почти до атмосферного давления. Выхлопные газы оставшееся тепло отдают в паровом котле 20 и выбрасываются в атмосферу.

 






Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...

Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...





© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав

0.009 с.