3. Расчет охлаждаемой длины труб теплообменника, необходимой для безопасной работы компрессора

Определим безопасную длину труб теплообменника насосной установки. Принимаем, что охлаждающий теплоноситель – вода (Т_н = 283 К, Т_к = 298 К); температура воздуха после охлаждения Т₂ = 303 К, теплоемкость воды С_вод = 4,2 кДж/(кг×К), теплоемкость воздуха С_возд =1,01 кДж/(кг×К), коэффициент теплопроводности стали l = 50,1 Вт/(м×К), коэффициенты теплопередачи на внутренней и наружной поверхности a₂ = 740 Вт/(м²×К), a₁=1160 Вт/(м²×К); плотность воздуха r = 1,293 кг / м³.

Определим массу охлаждаемого воздуха за 1 с:

G_вз=ρΝΡ₂/Ρ₁, кг. (7)

Рассчитываем количество избыточной теплоты

Q=G_возд с_возд (T₁ –T₂), кДж. (8)

Находим охлаждаемую длину труб теплообменника

. (9)

Определяем средний тепловой напор теплообменника:

; (10)

Δt₆ =T₁ – T_Н, К; (11)

Δt_М =T₂ – T_К, К. (12)

Вычисляем внутренний диаметр трубы теплообменника

Dв =D_Н -2δ, мм. (13)

Рассчитаем коэффициент теплопередачи трубы (длиной 1 м)

К^I = 1/((1/ά₁)∙(D_Н/Dв)+ (D_Н/2λ)∙ln (D_Н/Dв)+ (1/ά₂)+R_з)), Вт/(м×К). (14)

Находим охлаждаемую длину труб теплообменника, необходимую для безопасной работы компрессора

l=Q/K∙ Δt_ср , м. (15)

При решении задания необходимо принять одинаковыми для всех вариантов следующие значения параметров: в качестве охлаждающего теплоносителя используется - вода с начальной температурой Т_н=283 К и конечной Т_к=298 К; средняя удельная теплоемкость воды С_вод=4,2 кДж/кгК; теплоемкость воздуха С_возд=1,01 кДж/кгК; температура воздуха после охлаждения Т₂=303К; температура всасываемого воздуха Т₀=293К; коэффициент теплопередачи внутренней и наружной поверхности a₁=1160 Вт/м²К; a₂=440 Вт/м²К; коэффициент теплопередачи стали l=50,1 Вт/мК; термическое сопротивление от загрязнения для новых труб R_з=0, Р₁=0,1×10⁶×60 Па – давление в компрессоре после сжатия воздуха, N – производительность компрессора, м³/мин, δ – толщина труб теплообменника, мм.

2.6. Разработка мероприятий по улучшению условий и охраны труда

К мероприятиям, обеспечивающим безопасность производственного объекта следует относить:

- ограничение растекания горючих жидкостей по цеху или производственной площадке;

- уменьшение интенсивности испарения горючих жидкостей;

- аварийный слив горючих жидкостей в аварийные емкости;

- устройство огнепреградителей;

- ограничение массы опасных веществ при хранении и в технологических аппаратах;

- водяное орошение технологических аппаратов;

- вынос пожароопасного оборудования в изолированные помещения;

- применение устройств, снижающих давление в аппаратах до безопасной величины при сгорании газовых и паровоздушных смесей;

- установку в технологическом оборудовании быстродействующих отключающих устройств;

- ограничение распространения пожара с помощью противопожарных разрывов и преград;

- применение огнезащитных красок и покрытий;

- защиту технологических процессов установками пожаротушения;

- применение пожарной сигнализации;

- обучения персонала предприятий способам ликвидации аварий;

- создание условий для скорейшего ввода в действие подразделений пожарной охраны путем устройства подъездных путей, пожарных водоемов и наружного противопожарного водопровода;

- флегматизацию горючих смесей в аппаратах и технологическом оборудовании и др.

В рамках данного курсового проекта следует разработать мероприятия по улучшению условий и охраны труда на данном производственном объекте (организационные, технические, технологические, эксплуатационные, режимные, архитектурно-планировочные) [7], произвести расчет флегматизирующих концентраций в технологических аппаратах в целях обеспечения безопасности [9].