Лабораторная работа № 2 Расчет необходимого количества аво на кс

Цель работы: Определить необходимое количество аппаратов воздушного охлаждения газа на КС.

Задачи:

1. Рассчитать количество АВО на КС;

2. Построить график зависимости изменения необходимой поверхности охлаждения при отключении отдельных АВО.

3. Сделать вывод о характере полученной зависимости.

Порядок выполнения работы:

Количество передаваемой теплоты определяется из уравнения теплового баланса, кДж:

(12)

Где G – расход газа, кг/с; С_pm – теплоемкость воздуха кДж/кг*⁰С

Расход газа определяется по формуле:

(13)

Температура воздуха на выходе из аппарата при номинальной производительности вентиляторов указанного типа АВО по паспорту аппарата определяется по, К:

(14)

Расход воздуха для произвольно выбранных n аппаратов определяется по формуле, кг/с:

(15)

Где n – число аппаратов АВО; – плотность воздуха при 0⁰С.

Число аппаратов выбирается таким образом, чтобы температура воздуха на выходе из аппарата была ниже, чем температура газа на 10-12⁰С.

Средняя разность температур процесса теплопередачи определяется по формуле, К:

(16)

Где – наибольшая разность температур; – наименьшая разность температур; – поправка на непротивоточность.

Водяной эквивалент поверхности теплообмена определяется по формуле:

(17)

Необходимая поверхность охлаждения при выбранном коэффициенте теплопередачи определяется по:

(18)

Где К – коэффициент теплопередачи.

Полученное значение сравнивается с общей поверхностью охлаждения n аппаратов.

(19)

Где Н₁ – поверхность охлаждения одного аппарата.

Если Н₀>Н, то дальнейший расчет проводится для принятого количества (n) аппаратов. Если Н₀<Н, то необходимо увеличить число аппаратов и повторить расчет с формулы (15).

Проверка выбранного коэффициента теплопередачи, отнесенного к наружной поверхности определяется по формуле:

(20)

Где – коэффициент теплопередачи наружной поверхности; – коэффициент теплопередачи от газа к стенке трубы; – коэффициент увеличения поверхности теплообмена; – толщина стенки трубы; – коэффициент теплопроводности стенки.

Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке внутри трубы вычисляется по формуле:

(21)

Где – число подобия для

Число подобия, в свою очередь, определяется из выражения:

(22)

Где Re – число Рейнольдса:

(23)

Где – плотность газа при рабочих условиях; – скорость газа в аппарате.

Плотность газа при рабочих условиях определяется из формулы:

(24)

Где Р – рабочее давление; R – универсальная газовая постоянная; Т – средняя температура, К.

Средняя температура вычисляется по формуле:

(25)

Скорость газа в аппарате определяется из выражения:

(26)

Где – площадь поперечного сечения хода; d – внутренний диаметр хода; – вязкость; – коэффициент теплопроводности; d₂ – внутренний диаметр несущих трубок; Pr₂ – критерий Прандтля.

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности определяется по формуле:

(27)

Где – число подобия для

Число подобия определяется:

(28)

Где s – шаг ребер; h – высота ребра; d₁ – наружный диаметр несущих трубок; – коэффициент теплопроводности.

Полученный коэффициент теплопередачи должен быть в пределах +/- 10% от коэффициента теплопередачи в формуле (18).

Если все условия выполняются, то n является необходимым количеством аппаратов воздушного охлаждения на КС. Если условие не выполняется, то необходимо изменить количество аппаратов АВО и повторить расчет с формулы (15).

Содержание отчета:

Отчет оформляется на отдельном листе формата А4 согласно представленному образцу. Отчет должен содержать полный расчет необходимого количества АВО на КС, согласно методике, представленной в данных методических указаниях. По окончании расчета необходимо построить график изменения необходимой поверхности охлаждения (Н) при выходе из строя 1, 2, 3, 4 и 5 аппаратов воздушного охлаждения. Сделать вывод о характере графика.

Контрольные вопросы:

1. Для чего необходимо охлаждать газ после компримирования?

2. В результате чего в процессе компримирования повышается температура газа?

3. Целесообразно ли использование АВО в летнее время?

4. Что показывает коэффициент теплопередачи?

5. Как меняется необходимая поверхность охлаждения при отключении отдельных аппаратов АВО?