в нижню колону
=D * i16 + (1-D) * i14, (4.43)
де i16 -Ентальпія повітря після турбодетандера.
i16=i15 - * (i15 -i16), (4.44)
=2938,1-0,72 (2938,1-1517,7)=1915,4 кДж/кмоль;
Т16=102,49 К, при Р=0,69МПа, i16=1915,4 кДж/кмоль.
i17=0,9 * 1915,4 + 0,1 * 2080,4=1931,9 кДж/кмоль.
З балансів по знаходженню i17 беремо середню величину:
i17ср=(1931,9 + 16633,12)/2=1782,51 кДж/кмоль.
Т17ср=102,43К -Температура повітря при Р=0,69МПа і i17ср=1782,51 кДж/кмоль.
2.5.12 Енергобаланс нижньої колони
З енергетичного балансу нижньої колони визначаємо Qк/і.
У · і17ср + qн.к. =R · i18 + N · i22 + Qк/і, (4.45)
Де i17ср=1782,51 кДж/кмоль -Ентальпія повітря при Т17ср=102,43К і Р=0,69 МПа;
qн.к. =30 кДж/кмоль - теплопритоки в Нижній колоні;
i18=- 2465,67 кДж/кмоль -Ентальпія кубової рідини при Р=0,69 МПа і Т18=103,36К;
Qк/і=В · і17ср + qн.к.- R · i18 - N · i22; (4.46)
Qк/і=1782,51 + 30-0,6547 * (- 2465,67) - 0,3453 * (- 2186,8)=4181,9 кДж/кмоль.
Параметри точок в основних вузлах схеми наведені в таблиці 2.
Таблиця 2.
Параметри точок в основних вузлах схеми
ТочкаI, кДж/кмольР, МПаТ, КТочкаI, кДж/кмольР, МПаТ,К18671,0631018-2465,67069103,3628671,0631019-2613,310,685101,0638671,0631020-2613,310,16185,9347734,3628121-2568,680,15685,6257734,3628122-2186,80,6898,10667734,3628123-2836,40,67588,10677734,36281242836,40,14580,53187798,1628325-4124,80,16595,1397798,1628326-4460,80,1689,103107798,16283272256,80,14580,531112080,46149,7282712,00,1494,4123697,46166,8298116,80,12279,013309011,40,125309,6142080,40,69102,56312378,70,15485,31152938,16160322647,990,14994,57161915,40,69102,278337720,50,139275171782,510,69102,43348898,920,134309
2.6 Розрахунок процесу ректифікації (з тарілками)
Визначення числа ректифікаційних тарілок в нижній колоні в діаграмі Yx
Складемо рівняння балансу нижньої колони
G=g + N
Gy=gx + NxN
Витрата пари визначимо по навантаженню конденсатора - випарника і теплоті паротворення rN2
G=Qк-та/rN2 (4.47)
G=4181,9/4681,6=0.893кмоль/кмоль
Витрата флегми
g=G-N (4.48)
g=0.893-0.3453=0.547 кмоль/кмоль
Рівняння робочої лінії для нижньої колони
y=(4.49)
y=* 97=0.61341 * x + 38.68572
при x=0y=40% об N2
при x=xNy=99,9999% об N2
.При х=99,9999 у=0,61341 * 99,999 + 38,658=99,99935% N2;
Рівноважна крива:
У=100- (100-99,12) *=99,99956% N2;
При х=99,999.
.При х=99,99 у=0,61341 * 99,99 + 38,658=99,99359% N2;
Рівноважна крива:
у=100- (100-99,12) *=99,9956% N2;
. Прих=99,9 у=0,61341 * 99,9 + 38,658=99,93838% N2;
Рівноважна крива:
у=100- (100-99,12) *=99,956% N2;
х=99,9
.При х=99,0 у=0,61341 * 99,0 + 38,658=99,386% N2;
Х=99,0.
. При х=90,0 у=0,61341 * 90,0 + 38,658=93,865% N2;
Рівноважна крива:
у=100- (100-99,12) *=95,6% N2;
х=90,0.
З побудови отримуємо число теоретичних тарілок в нижній колоні nT=28 шт.
Беручи ККД тарілки h=0.5 визначимо дійсне число тарілок.
nд=nT/h (4.50)
nд=28/0.5=56 шт
Приймаємо 56шт.
2.7 Визначення питомої витрати енергії
Розрахунок наведено до умов всмоктування при Т=310 К і Р=1,033бар - нормальні умови.
2.7.1 Визначення продуктивності установки по умовному газу
У повітророздільної установці за умовний газ прийнятий газ, наведений по ексергіі до 100% кисню.
Мінімальна теоретична робота, виділення газоподібного азоту з повітря при тиску Р=1,25 бар і Т=310 К.
LTА=R · T · ln (P * yA3/PA); (4.51)
Де yA3=1 -чістота продукційного азоту;
PA=0,7812 кг * с/см2 - парціальний тиск азоту;
LTА=8,314 * 310 * ln=1211,5=0,0140.
