3.2. Розрахунок основних коефіцієнтів витрат на одиницю виготовленої продукції.

Витрата повітря на 1 м³ газоподібного азоту:

Витрата повітря на 1 м³ кисневої фракції:

3.3 Технологічний розрахунок холодильника повітря

3.3.1 Призначення, будова і основні розміри тарілчастого холодильника

Тарілчастий холодильник призначений для охолодження стиснутого повітря на третьому ступені компресора.

Це вертикальний циліндричний апарат з еліптичним днищем та вмонтованими сітчастими тарілками, по яких стікає вода зверху вниз.

Вода подається двома потоками – охолоджена вода з аміачної холодильної установки і зворотна вода, об’ємна витрата охолодженої води регулюється клапаном. У верхній частині холодильника, на лінії виходу повітря, вмонтований волого відділював сітчастого типу для затримання крапель води.

Підігріта вода стікає в нижню частину холодильника – куб, а далі у зворотній колектор водозворотної системи.

Виготовлений апарат з вуглецевої сталі.

Кількість тарілок – 18 штук.

Розрахунок основних розмірів тарілчастого холодильника

Вихідні дані:

Кількість повітря, м3/год (мат.бал)	28083,3
Температура повітря: ˚С на вході на виході Температура води: ˚С на вході на виході	плюс 138˚ плюс 16˚ плюс 13˚ плюс 40˚

Основною характеристикою холодильника є поверхня теплообміну апарату, яка розраховується за формулою:

де: Q – теплове навантаження апарата; Вт.

К – коефіцієнт теплопередачі Вт/ .к

Теплове навантаження розраховується за формулою:

Q = G * c ( )

де: G – кількість повітря, що надходить на апарат.

с – теплоємність повітря кДж/кг·к

Q = 36227,46 * 0,831 (138-16) = 3672812,3 Вт = 3672,8 кВт

G_пов = 28083,3 · 1,29 = 36227,46 кг/год

де 1,29 кг/м³ – густина повітря

Середня різниця температур

Визначення коефіцієнту теплопровідності для повітря.

Константи повітря при t_сер. = 122

Теплоємкість с = 0,241 · 4190 Дж/кг·град.

В’язкість µ = 0,0218 · 10^-3 м·с/м²

Теплопровідність λ = 0,0276 · 1,16 Вт/м·град.

Nu = 0,023 · Re^0,8 ·Pч^0,4;

де w – масова швидкість повітря, кг/м²·с.

повітря надходить під тиском 0,55 МПа. Допускається масова швидкість газу до 1000 кг/м²·с.

Тарілчастий холодильник має діаметр 1880 мм.

Приймаємо w = 100 кг/м²·с

Nu = 0,023 · 8256880^0,8 · 0,69^0,4 = 0,023 · 341548 · 0,86 = 6756

Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі від повітря

Визначення коефіцієнту тепловіддачі для води

Константи води при t_сер = 27°С

Теплоємність с = 4190 Дж/кг·град.

В’язкість µ = 0,835 · 10^-3 м·с/м²

Теплопровідність λ = 0,613 Вт/м·град.

Знаходимо критерій Рейнольдса та Прандтля:

де w – масова швидкість води в тарілчастому холодильнику; кг/м²·с.

Приймаємо w = 50 кг/м²·с

Так як Re >10000 то для визначення критерія Нуссельта приймаємо рівними:

Nu = 0,023 · Re^0,8 · Pr^0,4

Nu = 0,023 · 107784^0,8 · 5,7^0,4 = 0,023 · 10618 · 2,006 = 489

Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі

Визначаємо тепловий опір тарілки.

Приймаємо r⁴_забр. = 0,00018 м²·град/Вт

Тарілка виготовлена із сталі

Тоді при

λ = 45 Вт/м·град

Коефіцієнт теплопередачі

Розраховуємо поверхню теплообміну тарілчастого холодильника:

Розраховуємо діаметр тарілчастого холодильника

де V – об’єм повітря, м³/с

V = 28083,3 м³/год = 7,8 м³/с (мат.бал.)

– швидкість подачі повітря, м³/с

Виходячи із практичних даних, обємна витрата повітря становить:

25000 – 35000 м³/год

[9]

Приймаємо 25000 м³/год, звідси м³/с

Приймаємо діаметр холодильника що відповідає практичним.

Д = 1,80 м.

[9]

Розрахунок висоти тарілчастого холодильника приводимо конструктивно, виходячи з того, що кількість тарілок – 18 шт, відстань між тарілками 0,5м, тоді висота тарілчастої зони холодильника буде становити:

Приймаємо висоту днища висота лапи

(виробничі дані) [9]

Загальна висота холодильника становить:

Висновок

До проекту пропонується встановити вертикальний циліндричний апарат – тарілчастий холодильник з такими розмірами:

Діаметр: 1800 мм.

Висота: 15700 мм.