1.7.3 Расчет температуры вывода бокового погона в зоне вывода дизельного топлива

Рисунок 1.4 – К расчету температуры вывода бокового погона в зоне вывода дизельного топлива

Температура бокового погона определяется методом подбора: задаются количеством флегмы "g" и ее составом (Х принятое). Последующими расчетами доказывают правильность принятого состава флегмы. Количество флегмы рекомендуется принимать в пределах 15-20 кг.

1. Принимаем количество флегмы g = 18,0 кг. Состав флегмы массовый (Х принятое):

Б = 0,0032

РТ = 0,0410

ДТ = 1 – 0,032 – 0,0410 = 0,9558

2 Рассчитывается количество компонентов во флегме

Б_g = 18 ⋅ 0,0032 = 0,0576 кг

РТ_g = 18 ⋅ 0,0410 = 0,738 кг

ДТ_g = 18 ⋅ 0,9558 = 17,2044 кг

Запишем уравнение материального баланса по контуру, обозначенному на рисунке 1.4:

F + g + в.п. = G + М_ф

Подставим в это выражение величину F = Б_ф + РТ_ф + ДТ_ф + М_ф,

где Б_ф, РТ_ф, ДТ_ф, М_ф – соответственно фактические выходы бензина, реактивного топлива, дизельного топлива и мазута (эти данные берутся из таблицы 1.9).

После подстановки и сокращения М_ф получим:

G = Б_ф + РТ_ф + ДТ_ф + g + в.п.

или G = (Б_ф + Б_g) + (РТ_ф + РТ_g) + (ДТ_ф + ДТ_g) + в.п.

3 Рассчитывается количество компонентов в парах:

Б_G = 10,51 + 0,0576 = 10,563 кг

РТ_G = 16,02 + 0,738 = 16,762 кг

ДТ_G = 20,02 + 17,2044 = 37,230 кг

в.п. = 100 ⋅ 0,01 = 1 кг

4 Рассчитывается давление в зоне вывода бокового погона

Р_дт = Р_н – (N_о + N_дт) ⋅ ∆Р

Р_ДТ = 0,17 – (6 + 10) ⋅ 0,0008 = 0,1572 МПа.

Температура паров рассчитывается методом подбора из условия конца ОИ ∑ Yi / Ki = 1. Расчет сводится в таблицу.

Таблица 1.11 – Расчет температуры паров G

Компонент	кг	Мi	ti	ρi	Ni	Yi
Б	10,56	85	67	0,677	0,124	0,271
РТ	16,76	143	175	0,771	0,117	0,256
ДТ	37,24	231	290	0,842	0,161	0,352
в.п.	1,00	18	-	-	0,056	0,121
∑	-	-	-	-	0,458	1,000

Продолжение таблицы 1.11

tG = 266 °С
Компонент	Рi	Ki	Xi	Mi ⋅ Xi	Xрасч.
Б	5,0982	32,431	0,008	0,711	0,0032
РТ	0,6246	3,973	0,064	9,211	0,0410
ДТ	0,0594	0,378	0,930	214,998	0,9558
в.п.	-	∞	0	0	0
∑	-	-	1,003	224,919	1,0000

Константа фазового равновесия водяного пара принимается "∞" из условия, что конденсация в.п. недопустима (в случае конденсации создается аварийная ситуация) и, следовательно, Х_в.п = Y_в.п. / К_в.п.= 0.

Y_в.п. не = 0, поэтому Х_в.п.= 0 только при К_в.п.= ∞.

По данным расчета делается вывод: принятый состав флегмы равен расчетному, поэтому можно переходить к составлению теплового баланса по контуру, обозначенному на рисунке 1.4.

Уравнение теплового баланса по обозначенному контуру:

Q_F + Q_g = Q_G + Q_м + Q_ПЦО1,

где Q_F, Q_g – тепло, вносимое сырьем и флегмой;

Q_G, Q_м – тепло, выносимое парами и мазутом;

Q_ПЦО1 – тепло, снимаемое промежуточным циркуляционным орошением под тарелкой вывода бокового погона.

Водяной пар в тепловом балансе не учитывается.

Приход тепла

1 С сырьем

Q_f = F ⋅ J^F,

где F – количество сырья;

J^F – энтальпия парожидкостной смеси.

J^F = j ⋅ e^мас + i ⋅ (1 – e^мас),

где i, j – соответственно энтальпия жидкой и паровой фаз сырья.

i = 4,187 ⋅ [(0,403 ⋅ t + 0,000405 ⋅ t²) / (ρ_х)^0,5] кДж/кг, (1.3)

где t, ρ_х – соответственно температура и плотность жидкости.

j = 4,187 ⋅ [(50,2 + 0,109 ⋅ t + 0,00014 ⋅ t²) ⋅ (4 – ρ_y) – 73,8] кДж/кг, (1.4)

где t, ρ_y – соответственно температура и плотность пара.

i = 4,187 ⋅ [(0,403 ⋅ 350 + 0,000405 ⋅ 350²) / (0,951)^0,5] = 818 кДж/кг

j = 4,187 ⋅ [(50,2 + 0,109 ⋅ 350 + 0,00014 ⋅ 350²) ⋅ (4 – 0,786) –73,8] = = 1111 кДж/кг

J^F = 1111 ⋅ 0,540 + 818 ⋅ (1 – 0,540) = 976,27 кДж/кг

Q_f = 100 ⋅ 976,27 = 97627 кДж

2 С флегмой g

Q_g = g ⋅ i_g

Температура флегмы (а это и есть температура вывода бокового погона) рассчитывается по уравнению:

t_g = t_G – (t_F – t_G) / N_дт;

t_g = 266 – (350 – 266) / 10 = 258 °С

Плотность флегмы:

ρ_g = , (1.5)

ρ_g = = 0,838

Энтальпия флегмы i_g рассчитывается по формуле 1.3 с использованием значений t_g и ρ_g:

i = 4,187 ⋅ [(0,403 ⋅ 258 + 0,000405 ⋅ 258²) / (0,838)^0,5] = 598 кДж/кг

Q_g = 18 ⋅ 598 = 10758 кДж

Итого приход тепла:

Q_пpиx = Q_F + Q_g = 97627 + 10758 = 108385 кДж

Расход тепла

1 С мазутом (ρ мазута из таблицы 1.9)

t_м = t_F – 20 = 350 – 20 = 330 °С

Q_м = М_м ⋅ i_м

i_м рассчитывается по формуле 1.3:

i_м = 4,187 ⋅ [(0,403 ⋅ 330 + 0,000405 ⋅ 330²) / (0,948)^0,5] = 762 кДж/кг

Q_M = 53,44 ⋅ 762 = 40701 кДж

2 С парами G

Q_G = G ⋅ j_G

Количество углеводородных паров:

G = Б_G + РТ_G + ДТ_G

G = 10,56 + 16,76 + 37,24 = 64,56 кг

Плотность углеводородных паров:

ρ_g = , (1.6)

ρ_g = = 0,792

j_G рассчитывается по формуле 1.4:

j_G = 4,187 ⋅ [(50,2 + 0,109 ⋅ 266 + 0,00014 ⋅ 266²) ⋅ (4 – 0,792) – 73,8] = = 888 кДж/кг

Q_G = 64,56 ⋅ 888 = 57323 кДж

Расход тепла:

^Q_pacx ^{= Q}_M ^{+ Q}_G = 40701 + 57323 = 98024 кДж

Из теплового баланса рассчитывается тепло, снимаемое промежуточным циркуляционным орошением:

^Q_пцо1 ^{= Q}_прих – ^Q_pacx

Q_пцо1 = 108385 – 98024 = 10361 кДж