2R
3R
i, кДж/
кг
553,7
563,8
516,8
522,3
319,2
319,2
419,1
367,5
1350
1131,2
1243
Р, МПа
0,1
4,5
4,5
4,5
4,5
0,65
4,5
4,5
0,65
0,65
0,65
Т, К
300
310
275
280
138
80
188
125
79
74
76,4
№
1D
2D
1К
2К
3К
4К
5К
1А
2А
3А
4А
i, кДж/
кг
1015
2465
354,3
349,9
352,8
467,9
519,5
328,3
333,5
454,6
553,
Р, МПа
0,65
0,65
0,13
0,12
10
10
10
0,13
0,13
0,13
0,13
Т, К
79
74
93
84
88
248,4
295
80
85
197,7
295
ПРИМЕЧАНИЕ.
1. Значения энтальпий для точек 1R, 2R, 3R , 1D, 2D взяты из номограммы Т – i – P – x – y для смеси азот – кислород.
2. Прочие значения энтальпий взяты из [2].
5. Расчёт основного теплообменника.
Ввиду сложности конструкции теплообменного аппарата разобьём его на 4 двухпоточных теплообменника.
Истинное значение Vдет вычислим из баланса установки:
Vдет = [VMq3 + KMkΔi2K – 3K + VMΔi4B – 3B – VMΔi1B – 2B]/Mhадηад = [1*29*8 + 0,128*32*(352,8 – 349,9) + 1*29*(522,32 – 516,8) – 1*29*(563,82 – 553,75)]/29*(394,5 – 367,5)*0,7 = 0,2
Vдет = 0,2V = 0,2* = 342,2 м3/ч
Составляем балансы каждого из четырёх теплообменников:
I VA (i4B – i1) + Vq3 = A(i3A – i3)
II VK (i4B – i2) + Vq3 = K(i4K – i4)
III (VA – Vда)(i1 – i5B) + Vq3 = A(i3 – i2A)
IV (VК – Vдк)(i2 – i5B) + Vq3 = К(i4 – i2К)
Здесь VA + VК = V , Vда + Vдк = Vд
Параметры в точках i1 и i2 будут теми же, что в точке 6В
Температуру в точке 5В задаём:
Т5В = 138 К
Р5В = 4,5 МПа
i5В = 319,22 кДж/кг = 9257,38 кДж/кмоль
Принимаем VA = А = 0,813, VК = К = 0,187, Vдк = Vда = 0,1, q3 = 1 кДж/кг для всех аппаратов.
Тогда из уравнения I
VA (i4B – i6В) + Vq3 = A(i3A – i3)
0,813(522,32 – 419,1) + 1 = 0,813(454,6 – i3)
i3 = (394,6 – 112,5)/0,813 = 324,7 кДж/кг
Т3 = 140 К
Проверяем полученное значение i3 с помощью уравнения III:
(0,872 – 0,1)(394,5 – 319,22) + 1 = 0,872(i3 – 333,5)
59,1 = 0,872i3 – 290,8
i3 = (290,8 + 59,1)/0,872 = 401,3 кДж/кг
Уменьшим VА до 0,54:
0,54(522,32 – 419,1) + 1 = 0,872(454,6 – i3)
i3 = (394,6 – 70,023)/0,872 = 372,2 кДж/кг
Проверяем полученное значение i3 с помощью уравнения III:
(0,54 – 0,1)(394,5 – 319,22) + 1 = 0,872(i3 – 333,5)
i3 = (290,8 + 34,123)/0,872 = 372,6 кДж/кг
Т3 = 123 К
Тогда из уравнения II:
VK (i4B – i6В) + Vq3 = K(i4K – i4)
0,56(522,32 – 419,1) + 1 = 0,128(467,9 – i4)
72,6 = 59,9 – 0,128 i4
i4 = (72,6 – 59,9)/0,128 = 332 кДж/кг
Т4 = 140 К
Рассчитываем среднеинтегральную разность температур для каждого из четырёх теплообменников.
а) Материальный баланс теплообменника I:
VA (i4B – i1) + Vq3 = A(i3A – i3)
Из баланса расчитываем истинное значение теплопритоков из окружающей среды:
0,54*1,15(280 – 173) + 1*q3 = 0,872*1,99(197,7 – 123)
q3 = 121,9 - 66,4 = 55,5 кДж/кг
Рассчитываем коэффициенты В и D:
VA (i4B – i6В) + Vq3 = A(i3A – i3)
VA ΔiB + Vq3 = A ΔiA
ΔiB = A ΔiA/ VA - V q3/VA | ΔiA/ ΔiA
ΔiB = A ΔiA/ VA - Vq3* ΔiA/ ΔiA
В = A/VA = 0,872/0,54 = 1,645
D = V q3/VA ΔiA = 1*55,5/0,54*(197,7 – 123) = 0,376
ΔiB = В ΔiA - D ΔiA = С ΔiA = (1,635 – 0,376) ΔiA = 1,259 ΔiA
Составляем таблицу:
№
ТВ , К
iв, кДж/кг
ΔiВ
ТА, К
iА, кДж/кг
ΔiА
0 – 0
280
522,32
0
197,7
454,6
0
1 – 1
272
512,0
10,324
190,23
-
8,2
2 – 2
261
501,7
20,648
182,76
-
16,4
3 – 3
254
491,3
30,971
175,29
-
24,6
4 – 4
245
481,0
41,295
167,82
-
32,8
5 – 5
235
470,7
51,619
160,35
-
41
6 – 6
225
460,4
61,943
152,88
-
49,2
7 – 7
218
450,1
72,267
145,41
-
57,4
8 – 8
210
439,73
82,59
137,94
-
