低温课程计划设计.doc
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1、.课 程 设 计 说 明 书设计题目:KZON-150/550 空分装置工艺流程计算及换热器设计能源与动力工程学院 制冷与低温专业学生姓名 :学 号:专业班级 :完成日期 : 指导教师 :华 中 科 技 大 学12目录目录 .2已知条件 .3工艺流程计算 .41. 主要点状态参数 .42. 装置总物料平衡 .63. 装置总热量平衡 .74. 单个设备的物料和热量平衡 .85. 技术经济指标 .12换热器设计 .151. 结构设计 .152. 传热计算 .18参考文献223主 要 设 计 及 说 明 主要结果已知条件1. 产量和纯度:氧: V O2=150Nm3/h,纯度 yO2=99.5%O2
2、氮: V LN2=30L/h,其它为气氮 , yN2=xLN2=99.99%N2抽馏分量: V F=0.1Nm3/Nm3A, yF=80%(Ar+N2)液空纯度: x A=3638%O22. 冷损分配:总跑冷:q 3=9kJ/Nm3Aq3 上塔 =3.5kJ/Nm3A(含冷凝蒸发器)q3LN2=0.3kJ/Nm3A, q3LA=0.3kJ/Nm3Aq3 下塔 =2kJ/Nm3A,换热器 I: q3I=1.2kJ/Nm3A, II: q3II=1.7kJ/Nm3A3. 压力和阻力:加工空气进冷箱: p 3=2022bar产品输出压:p 21,16,13=1.02bar上塔阻力: puc =0.2
3、bar, 下塔阻力 : plc =0.1bar返流阻力:换 I: p20-21=0.05bar, II: p19-20=0.04bar4. 温度温差:环境温度: 30C, 预冷空气: 5C空气进冷箱: 10C/8C膨胀以后空气过热度: 5C, 6C 或 8C主换热器 I,II 热端温差均为 3C,最小温差1CLN 过冷器冷端温差: 38C取 38%O2取 22bar取 1.03bar取 8C取 6C取 5C4主 要 设 计 及 说 明 主要结果LA 过冷器冷端温差: 35C5. 效率:s=0.72(膨胀功不回收)T=0.65(空压机)m=0.75(机械效率)6. 其它条件:液氧液面高度: 40
4、0mm加工空气损失取 10%工艺流程计算1. 主要点状态参数上塔顶部压力p17=p21+p20-21+p19-20=1.03+0.05+0.04=1.12bar上塔底部压力p14=p17+puc=1.12+0.2=1.32bar冷凝蒸发器液氧液面温度根据 p14=1.32bar, yO2=99.5%O2, 查得:TLO2Su=92.5K液氧密度LO2=1131.8kg/m3液氧底部压力pLO2b=p14+LO2HLO210-498.0665=1.32+1131.80.410-498.0665=1.364bar液氧底部温度取 5C上塔顶压力1.12bar上塔底压力1.32bar液氧液面温度92.
5、5K5根据 pLO2b=1.364bar, yO2=99.5%O2, 查得:主 要 设 计 及 说 明 主要结果6=93K液氧平均温度TLO2m=( TLO2Su+ TLO2b)/2=(92.5+93)/2=92.75K下塔顶部氮气冷凝温度冷凝蒸发器平均温差:T c=1.6C氮气冷凝温度Tc= TLO2m+Tc=92.75+1.6=94.35K下塔顶部压力根据 Tc=94.35K, yN2 =99.99%N2, 查得:plct=5.1bar下塔底部压力plcb=plct+plc=5.1+0.1=5.2bar空压机排出压力pCOMK=22bar透平膨胀机的状态参数膨胀前压力p4=22bar膨胀后
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