- •Российский химико-технологический университет
- •I. Введение.
- •II. Схема эхтс.
- •III.3. Баланс механической энергии
- •III.4. Эксергетический анализ кпд конверсии.
- •IV. Технологический расчет и эксергетический анализ процесса горения.
- •IV.1. Материальный баланс.
- •IV.2. Энергетический (энтальпийный) баланс.
- •IV.3. Эксергетический баланс.
- •V. Разработка эхтс на базе печи конверсии.
- •V.1. Энергетический баланс горения. Определение расхода топлива.
- •VI. Эксергетический анализ химического реактора.
- •VII. Процесс теплообмена
- •VII. 1. Эксергетический анализ.
- •VI.2 Расчет турбокомпрессора.
- •VI.3 Определение механической мощности турбокомпрессора.
- •VI.4. Паросиловой цикл Ренкина.
- •VI.4.1 Аналитический расчет парасилового цикла.
- •VI.4.2. Определение механической мощности парасилового цикла.
- •VI.4.3. Определение термического кпд цикла.
- •VI.4.4. Определение эксергетического кпд парасилового цикла.
- •X. Выводы.
- •XI. Список литературы.
II. Схема эхтс.
прод. конв.
9 9
топл. 1 РТ КУ
2 т.г. т.г.
ПП ПК ВЭ
2
возд. 1 ТП ПГС
8 8CH4
H2O(пар)
7 7 6 6
ПН
IIТК I ПТ
bОХ a К
H2O
H2O(ж.)
b a
d c
H2O(“гор.”)
d c H2O(“гор.”) H2O(“охл.”)
H2O(“охл.”)
Г
Н
H2O(“гор.”)
H2O
III. Технологический расчет и эксергетический анализ конверсии метана
III.1. Материальный баланс конверсии
Исходные данные:
Объемный расход метана .
Мольный (объемный состав) газовой смеси
Степени превращения:
Уравнение реакции конверсии метана:
Мольные потоки на входе в реактор:
Массовый поток на входе
Мольные потоки на выходе:
Прореагировало:
Поэлементный материальный баланс:
а) по “H”:
б) по “C” :
в) по “O” :
Массовый поток на выходе (проверка правильности материального баланса):
III.2. Энергетический баланс
Исходные данные:
Температура на входе в реактор и выходе из него: T8=578K, T9=1123K.
Давление на выходе из реактора: P9=3,2 МПа
Энергетический баланс:
Энтальпии компонентов на входе в реактор и выходе из него
Компонент | |||||
CH4 |
-74,85 |
14,32 |
0,075 |
578 |
-61,69 |
H2O |
-241,81 |
30,0 |
0,011 |
578 |
-232,102 |
CH4 |
-74,81 |
14,32 |
0,075 |
1173 |
-14,277 |
H2O |
-241,81 |
30,0 |
0,011 |
1173 |
-208,672 |
H2 |
0 |
27,3 |
0,00326 |
1173 |
25,964 |
CO2 |
-393,51 |
44,14 |
0,009 |
1173 |
-349,077 |
CO |
-110,53 |
28,41 |
0,004 |
1173 |
-83,037 |
Тепловая мощность химического реактора:
(мольные потоки – см. п. )
III.3. Баланс механической энергии
Допущения:
Газовые смеси подчиняются законам идеальных газов.
Параметры трубчатой печи
Число труб nтр=426 ; диаметр трубы dB=0,072м ; длина трубы LГ=42м
Диаметр зерна в зернистом слое dЗ=0,0027м
Баланс кинетической энергии: (второй закон)
Баланс кинетической энергии записывается в виде:
Давление P8 на входе в реактор ищем методом итераций:
Определяем величины, не изменяющиеся в ходе итераций:
Массовый расход парогазовой смеси:
Сечение пучка труб
Скорость потока газов на выходе из реактора
Потеря давления в реакторе происходит за счет трения и за счет местных сопротивлений. . ;
Коэффициент проницаемости зернистого слоя
Вязкость газовой смеси определяем как среднее арифметическое средних вязкостей на входе в реактор и выходе из него:
Компонент | |||||
CH4 |
13,4+0,019t |
305 |
19,2 |
0,25 |
20,17 |
H2O |
8,3+0,040t |
305 |
20,5 |
0,75 | |
CH4 |
13,4+0,019t |
900 |
30,5 |
0,03381 |
27,26 |
H2O |
8,3+0,040t |
900 |
44,3 |
0,3630 | |
H2 |
9,5+0,014t |
900 |
22,1 |
0,4591 |
Диссипация определяется из соотношения
Расчет давления P8 методом итераций
итерация параметр |
1 |
0,75 | |
3,95 | |
14,39 | |
0,167 | |
1,2541 | |
2,8337 | |
0,63 | |
9,2395 | |
68,187 | |
Расхождение, % |
0,091 |
Т.о.