Файл: Образовательное учреждение высшего образования воронежский государственный технический университет.docx

---

Содержание



Введение

Воздухоразделительные установки (ВРУ) предназначены для получения из воздуха его составных частей путем низкотемпературной ректификации. Помимо азота и кислорода, данный способ разделения позволяет получить дополнительно инертные газы, такие как: неон, гелий, аргон, криптон, ксенон.

В зависимости от назначения и производительности различаются по организации криогенного процесса и подразделяются на установки высокого, среднего, низкого давления и установки двух давлений воздуха

Целью нашей курсовой работы является разработка технологической схемы и расчет воздухоразделительной установки. Мы должны построить схему установки, составить тепловые и материальные балансы, определить расчетные нагрузки теплообменных аппаратов. Построить процесс ректификации, определить число теоретических тарелок.

---

1.   1   2   3   4   5   6   7   8   9

---

Литературный обзор

1. Общие сведения о воздухоразделительных установках

Воздухоразделительные установки (ВРУ) предназначены для получения из воздуха его составных частей путем низкотемпературной ректификации. Воздух перед подачей в ректификационные колонны (РК) должен быть охлажден до низких температур, а продукты разделения полностью или частично подогреты до температуры окружающей среды. Необходимо обеспечить флегмовое питание РК, компенсацию потерь холода и очистку воздуха от примесей. Процессы ректификации и получения холода в установке осуществляются за счет энергии, подводимой к компрессорному агрегату, в котором происходит сжатие воздуха или продуктов его разделения

Воздухоразделительная установка представляет собой сложный комплекс машин и аппаратов, объединенных между собой большим количеством технологических трубопроводов. Почти все оборудование установки (кроме компрессора) работает в условиях низких температур и помещено в кожух с тепловой изоляцией. В состав воздухоразделительной установки входит оборудование для сжатия воздуха - поршневые компрессоры или турбокомпрессоры, оборудование для очистки воздуха - осушительные батареи, блоки осушки, декарбонизаторы, щелочные скрубберы и собственно блоки разделения воздуха.

В настоящее время применяются как стационарные, так и передвижные ВРУ.

Применение ВРУ нашло во многих отраслях промышленности, например в металлургии. Установки могут подразделятся в зависимости от получения главного продукта: кислородные, азотные и т.д.

2. Цикл среднего давления с расширением части воздуха в детандере (цикл Клода)

На рис. 1.1 изображены схема цикла среднего давления с расширением части воздуха в детандере и диаграмма T – S этого цикла. Воздух сжимается в компрессоре К до давления 4 – 6 МПа и охлаждается в теплообменнике Т1. Выходящий из теплообменника воздух делится на две части: одна часть в количестве (1– М) кг поступает в детандер Д и расширяется до атмосферного давления (линия 3 – 4), совершая работу При этом воздух сильно охлаждается.

---

Рисунок 1.1 – Холодильный цикл среднего давления с детандером
Другая часть воздуха М кг охлаждается в теплообменниках Т2 и Т3 (линия 3 – 6), дросселируется (линия 6 – 7) и поступает в отделитель жидкости О. Пары, образующиеся в количестве (М – х) кг, проходят теплообменник Т3 и, соединившись с воздухом из детандера, поступают в теплообменники Т2 и Т1, отдавая свой холод сжатому воздуху (по линии 8 – 1).

Удельная холодопроизводительность цикла равна

где – адиабатический теплоперепад (точка 4ё лежит на пересечении адиабаты, проведенной из точки 3, и изобары );

– адиабатический КПД детандера, или


где – действительное понижение энтальпии воздуха в детандере (называемое теплоперепадом),

Коэффициент снижения воздуха равен:

Расход энергии на снижение 1 кг воздуха равен (м МДж):



где – механический КПД детандера.

Количество холода, получаемого в цикле с детандером, зависит от давления сжатия, температуры и количества воздуха, направляемого в детандер. Чем ниже давление сжатия, тем более низкую температуру должен иметь воздух перед детандером и тем большее количество воздуха должно направляться в него.

Как видно из рис. 1.1, с повышением температуры воздуха перед детандером (Т3) количество получаемого в детандере холода увеличивается. Однако это вызывает повышение температуры после детандера (Т4). Чем выше температура Т4, тем выше будет и температура сжатого воздуха перед дросселированием Т6, так как нужно иметь всегда некоторую разность температур (так называемый температурный напор) между сжатым и расширенным воздухом. Это уменьшает количество воздуха, сжижаемого при дросселировании.

---