Материальный баланс воздухоразделительной установки

Перерабатываемый воздух рассматриваем как бинарную смесь азота и кислорода, заданную мольными (объёмными) долями.

Дано:

– – расход перерабатываемого воздуха, м³/с;

– – мольная доля азота в воздухе ;

– – концентрация азота в газообразных продуктах, выходящих из установки в окружающую среду ( – по заданию преподавателя);

– – концентрация азота в кислороде, выходящем из установки ().

Найти:

– − расход получаемого в установке технического кислорода (кислорода с заданной концентрацией других компонентов), м³/с;

– − требуемый расход воздуха для получения технического кислорода, м³/с.

Решение:

Обозначим – расход газообразных продуктов, выходящих из установки в окружающую среду.

Составим два уравнения материального баланса:

– для кислорода:

где – расход кислорода на входе в установку; – расход кислорода на выходе из ВРУ;

– для азота

где – расход азота на входе в ВРУ; – расход азота на выходе из ВРУ.

Решая совместно оба уравнения материального баланса, находим:

– расход получаемого в установке технического кислорода

– расход газообразных продуктов, выходящих из установки в окружающую среду

– требуемый объём воздуха для получения кислорода заданной концентрацией примесей

Найденные расчетные значения и при сравнить с рекомендуемыми значениями из таблиц П 4.1 и П 4.2 приложения 4.

Технико-экономический анализ криогенных циклов

Для анализа эффективности криогенных циклов все удельные показатели, рассчитанные для всех циклов в работах 2, 3, 4 свести в табл.17.

Сделать выводы о путях повышения эффективности циклов, т.е. за счет чего можно добиться:

– повышения холодопроизводительности цикла;

– увеличения выхода готового продукта;

– снижения расхода энергии на получение 1 кг жидкого воздуха;

– снижения трудоемкости по эксплуатации установки.

– выводы о путях повышения эффективности циклов.

Таблица 17

Сравнительная таблица показателей циклов криогенных установок

Наименование удельного показателя	Наименование цикла
Ц. Линде с однократным дросселированием	Ц. Линде с аммиачным охлаждением	Ц. Клода	Ц. Гей-ляндта	Ц. Капицы
Удельная массовая производительность цикла q х, кДж/кг
Количество получаемого жидкого воздуха c из 1 кг воздуха, кг/кг
Общий расход энергии на обработку 1 кг воздуха , кДж
Расход энергии на получение 1 кг жидкого воздуха , кДж/кг

Вопросы для самоконтроля

1. В чем особенности цикла низкого давления с турбодетандером?

2. В чем отличие регенераторов от рекуперативных теплообменников?

3. Что представляет собой турбодетандер, в чем его преимущества в сравнении с поршневым детандером?

4. В чем преимущества установок низкого давления?

5. Объясните физический смысл уравнений материального и теплового балансов?

6. От чего зависит количество получаемого кислорода?

7. Дайте сравнительную оценку циклов по удельному расходу энергии на получение 1 кг жидкого воздуха?

8. Обоснуйте пути повышения эффективности циклов воздухоразделительных установок?