ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Методика расчета аппаратов воздушного охлаждения

Предыдущая 1 2 3 4 567 Следующая

Исходные данные:

Q_КС – суточная производительность КС, млн.м³/сутки;

t_наг=t_г1 – температура газа перед АВО, К;

t_Н=t_г2 – температура газа после АВО, К;

t₀ – температура воздуха, ⁰С;

Δ – относительная плотность газа по воздуху;

р_кр – критическое давление газа, МПа;

t_кр – критическая температура газа, К;

с_Рг – теплоемкость газа, Дж/кг·К;

с_Рв – теплоемкость воздуха, Дж/кг·К;

μ_г – коэффициент динамической вязкости газа, Па·с;

μ_в – коэффициент динамической вязкости воздуха, Па·с;

λ_г – коэффициент теплопроводности газа, Вт/м·с;

λ_в – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/м·с;

Различают два вида расчетов установок воздушного охлаждения транспортируемого природного газа:

1. Теплотехнические расчеты первого рода выполняются при проектировании УВОГ и представляют собой один из этапов проектирования магистрального газопровода. Цель выполнения этого вида расчетов - определение количества АВО в составе установки охлаждения, т.е. определение необходимой поверхности теплопередачи. Известными при этом являются:

- объемный расход газа, компримируемого нагнетателями КС и поступающего на охлаждение;

- состав транспортируемого газа при стандартных условиях;

- температура газа на входе в установку охлаждения (принимается равной температуре газа на выходе из нагнетателей t_наг);

- абсолютное давление газа на входе в установку ( принимается равным абсолютному давлению газа из нагнетателей p_наг);

- температура газа на выходе из установки охлаждения (принимается равной расчетной температуре охлаждения t_охл.р);

- температура атмосферного воздуха на входе в аппараты воздушного охлаждения установки (принимается равной расчетной температуре воздуха t_в.р);

- барометрическое давление атмосферного воздуха р_бар.

2. Теплотехнические расчеты второго рода выполняются как на стадии проектирования установки воздушного охлаждения газа, так и в период ее эксплуатации с целью определения температуры охлаждения в УВОГ заданного типа. Известными являются:

- количество АВО в составе установки охлаждения m_АВО, а также тип аппаратов;

- объемный расход газа через установку;

- состав транспортируемого газа, обязательно включая плотность газа при стандартных условиях;

- температура и абсолютное давление газа на входе в установку;

- температура и барометрическое давление атмосферного воздуха.

Расчет, выполняемый в соответствии с теорией расчета рекуперативных теплообменников имеет ряд особенностей, связанных с конструкцией АВО и видом используемого охлаждающего теплоносителя – воздуха.

Поскольку аппараты воздушного охлаждения в составе установки соединены между собой параллельно, расчет выполняется применительно к одному АВО.

Основой расчета аппарата воздушного охлаждения, выполняемого методом итерации (последовательных приближений), являются уравнение теплового баланса

(14.1)

и уравнение теплопередачи.

(14.2)

(14.3)

где Q₁ – количество передаваемой в одном АВО теплоты (теплосъем), Вт;

G_в1, G_г1 – массовый расход через аппарат соответственно воздуха и газа, кг/с;

с_Рг.ср, с_Рв.ср – изобарная теплоемкость соответственно газа и воздуха при средних значениях абсолютного давления и температуры газа и воздуха в аппарате, Дж/(кг·К);

t_г1,t_г2 – температура газа соответственно на входе и на выходе аппарата, ⁰С;

η – коэффициент полезного действия АВО, учитывающий тепловые потери: при расчетах принимается равным 1;

t_в1,t_в2 – температура воздуха соответственно на входе и выходе аппарата, ⁰С;

К – коэффициент теплопередачи от газа к воздуху, Вт/(м²·К);

F – поверхность теплопередачи, м²;

Θ_ср – среднелогарифмическая разность температур, К.

1. Алгоритм решения задачи по определению количества АВО в составе установки охлаждения газа (теплотехнические расчеты первого рода).

1.1. Рассчитывается количество теплоты, которое должно быть отведено от газа к установке, Вт:

(14.4)

где G_г1 – массовый расход газа через установку охлаждения, кг/с; с_Рг.ср – определяется по справочным данным при средних в аппарате абсолютном давлении (Па)

(14.5)

и температуре газа, ⁰С:

(14.6)

- гидравлические потери давления газа в АВО, при расчетах принимается равными 0,06МПа или по формуле 14.12;

В начале расчетов (первая итерация по давлению газа) р_гср=р_наг

1.2. Опреляется плотность воздуха на входе в АВО, кг/м³;

(14.7)

где р_бар – в мм рт.ст.; t_в1 – в ⁰С.

1.3. Рассчитывается температура воздуха на выходе из АВО, ⁰С:

(14.8)

где G_в – расход воздуха через один АВО при стандартных (20⁰С, 760 мм рт.ст.) условиях, м³/с (справочные данные); Q_вент – производительность по воздуху одного вентилятора, кг/с (значение берется из паспорта АВО).

Количество АВО заданного типа в составе установки охлаждения m_АВО предварительно назначается.

1.4. При средних в аппарате абсолютном давлении и температуре газа определяются:

а) плотность газа в кг/м³, по справочным данным или с помощью уравнения:

б) кинематическая вязкость газа , в м²/с, и коэффициент теплопроводности газа , в Вт/(м·К) - справочным данным.

1.5. Определяется средняя скорость движения газа в теплообменных трубках АВО, м/с:

(14.9)

где F_г– площадь сечения трубок одного хода по газу в аппарате, м² (справочная величина для известного типа АВО).

1.6. При средних в аппарате абсолютном давлении и температуре газа рассчитываются критерий Рейнольдса:

(14.10)

и критерий Прандтля:

(14.11)

где d_вн – внутренний диаметр трубок, м.

1.7. Рассчитываются гидравлические потери давления газа в установке охлаждения, Па:

(14.12)

где λ_тр – коэффициент гидравлического сопротивления, рассчитывается по известным формулам в зависимости от режима течения газа по трубкам, характеризуемого критерием Рейнольдса;

l – длина трубок (известная величина для данного типа АВО);

- сумма коэффициентов местных сопротивлений (по ходу движения газа).

Для турбулентного (квадратичного) режима движения газа в трубках определяется по формуле:

(14.13)

1.8. Определяется коэффициент теплоотдачи от газа к внутренней поверхности трубок АВО α_вн. В частности, для турбулентного режима движения газа в трубках α_вн определяется по формуле:

(14.14)

1.9. При средней в аппарате температуре воздуха:

(14.15)

и при давлении р_бар по справочным данным определяются:
а) динамическая вязкость воздуха , кг/(м·с);

б)коэффициент теплопроводности воздуха , Вт/(м·К).

1.10. Рассчитывается плотность воздуха ρ_в.ср при средней температуре по формуле 14.7, в которую вместо t_в1 подставляется t_в.ср (14.15).

1.11. Определяется скорость воздуха в узком сечении теплообменных секций аппарата, м/с:

(14.16)

где F_св – площадь свободного сечения перед секциями аппарата, м²;

ξ_с - коэффициент сужения (справочные данные для заданного типа АВО).

1.12. Рассчитывается коэффициент теплоотдачи от оребренной поверхности теплообменных трубок аппарата к воздуху, Вт/(м²·К):

(14.17)

где К_п – поправочный коэффициент, учитывающий вид оребрения;

S – шаг между ребрами трубок, м;

h – высота ребра, м(все величины - справочные данные для известного типа АВО).

1.13. Определяется полный коэффициент теплоотдачи от оребренной поверхности теплообменных трубок аппарата к воздуху, Вт/(м²·К):

(14.18)

где f_п – полная площадь 1 пог.м оребренной трубки, м²;

f_тр – наружная площадь 1 пог.м трубки между ребрами, м²;

f_р – площадь ребер 1 пог.м трубки, м²(все величины – справочные данные для каждого типа АВО);

Е – коэффициент эффективности круглых ребер [15,16];

ξ_с – коэффициент, учитывающий трапецивидную форму сеченияребра.

1.14. Рассчитывается коэффициент теплопередачи от газа к воздуху, Вт/(м²·К):

(14.19)

где f_вн – внутренняя площадь 1 пог.м гладкой трубки, м²;

f_ср – средняя площадь 1 пог.м гладкой трубки, м²;

- эквивалентное термическое сопротивление трубки, (м²∙К)/Вт; (все величины – справочные данные для каждого типа АВО);

- термическое сопротивление загрязнений соответственно внутренней и наружной поверхности трубки, (м²∙К)/Вт; (определяются по таблицам, графикам или принимаются в соответствии с результатами испытаний АВО, для новых аппаратов ).

1.15. Определяются среднелогарифмический температурный напор, К:

(14.20)

где - соответственно наибольший и наименьший из температурных напоров, определяемых по формулам:

(14.21)

- поправочный коэффициент, учитывающий отличие схемы движения теплоносителей в АВО (однократный перекрестный ток) от противотока (определяется по графику в зависимости от параметров P_ε и R_ε.

(14.22)

1.16. Рассчитывается необходимая поверхность теплопередачи одного АВО, м²:

(14.23)

которая затем сопоставляется с стандартной поверхностью теплопередачи F_ст аппарата, принятого к расчету типа АВО. Если:

(14.24)

то количество АВО в составе установки охлаждения надо изменить по сравнению с принятым предварительно или в процессе предыдущего итерационного (по т_АВО) расчета (ΔF_доп – допустимая разница между F₁ и F_ст). Если F₁>F_ст, то количество АВО надо увеличить, если F₁<F_ст, то - уменьшить и расчет в соответствии с пп.1-16 повторить. Итерационный процесс в этом случае заканчивается, когда выполняется условие (14.42).

1.17. Найденное количество АВО должно также удовлетворять условию:

т.е. гидравлические потери давления газа в установке охлаждения не должны превышать допустимые .

Если при создании установки охлаждения имеется возможность использования АВО разных типов, то в этом случае выполняются вариантные расчеты с целью выбора наиболее подходящего для конкретных условий проектирования по технико-экономическим соображениям типа АВО.

Предыдущая 1 2 3 4 567 Следующая