4.2 Приклади розв’язку задач

Задача № 1

Скласти енергетичний баланс агрегату синтезу аміаку під тиском 30 МПа і температурі 783 К для наступного режиму роботи агрегату: продуктивністю по NН₃ – 1360 т/добу; витрати газу: загальний, через колону синтезу – 820000 м³/год, свіжої азотоводневої суміші на 1 т NН₃ – 2700 м³, маса газової суміші на вході в колону на 1 т NН₃ – 4070 кг; вміст NН₃ (% об’єм) в газі і температура (в К) газу: на вході в колону синтезу – 3,4 і 308, після каталітичної стадії 15,7 і 783, після водяного холодильника 9,45 і 298-308, після випарювального конденсатора – 7,1 і 240. в результаті дроселювання продувних газів і аміаку тиск зменшується від 30 до 4 МПа. Параметри навколишнього середовища: Т₀ = 298 К і Р₀ = 0,1МПа.

Розв’язок

Сумарний енергетичний баланс агрегату синтезу аміаку по всім стадіям характеризується рівнянням

де - енергія вихідної азотоводневої суміші, кДж/год;

і - енергія пари високого і низького тисків на вході, кДж/год;

, - енергія води на вході і виході із водонагрівача, кДж/год;

- енергія підведеної електроенергії, кДж/год;

- енергія аміаку;

- енергія пари середнього тиску на виході, кДж/год;

- енергія продувних і танкових газів, кДж/год;

- енергія конденсату, що виходить із конденсаційної сходинки

турбіни, кДж/год;

- втрати енергії, кДж/год.

Розрахунок енергії потоків виконується за оцінкою їх тепловмісту (I): Q = B·I, де В – маса потоку в кг/год.

Наприклад, для суміші газів перед синтезом:

кДж/год,

де - погодинне виробництво (т/год) аміаку і маса газів

перед стадією синтезу (кг/т) виробленого NН₃.

Таблиця 4.1 - Енергетичний (тепловий) баланс агрегату синтезу аміаку (на погодинне виробництво)

№ п/п	Надходження	Кількість		№ п/п	Витрати	Кількість
		кДж/год ·106	%			кДж/год ·106	%
1	Енергія вихідної АВС	1487,4	54,3	1	Енергія аміаку	1067,2	48,7
2	Енергія пари в.д.	996,1	36,6	2	Енергія пари с.д.	727,6	33,2
3	енергія пари н.д.	161,3	5,9	3	Енергія продувочних газів	147,9	6,87
4	Енергія води на вході у водонагрівач	67,8	2,6	4	Енергія води на виході із водонагрівача	236,3	10,8
5	Енергія підведеної електроенергії	13,7	0,6	5	Енергія конденсату	13,0	0,6
	Всього	2725,3	100			2192,0	100

Втрати енергії:

Коефіцієнт корисного використання енергії складає: