Разработка энергохимико-технологической системы (ЭХТС)

Эксергетический КПД химического реактора:

6. Процесс теплообмена

6.1 Эксергетический анализ

Допущение: участвующие в теплообмене газы рассматриваются как идеальные.

Эксергетический КПД процесса теплообмена определяется из соо

тношения:

Эксергия тепловой мощности:

6.2 Расчет турбокомпрессора

Исходные данные:

Давление метана на входе в компрессор P6=8 бар

Температура на входе в компрессор Т6=300К

Энтропийный КПД компрессора

Механический КПД

Допущения:

1. Давление метана на выходе из компрессора принимается равным давлению газовой смеси на входе в реактор, P7=P8=35 бар (см. ).

2. Реальный процесс сжатия – политропный. Показатель политропы метана k=1,31.

3. КПД электродвигателя и передачи принимаются за 1.

4. Теплоемкость воды не зависит от температуры

6.3 Определение механической мощности турбокомпрессора

Массовый поток метана:

Механическую мощность турбокомпрессора находим по формуле

КПД компрессорной установки

Степень сжатия газа в ступени полагаем ε=3;

Значит, турбокомпрессор – двухступенчатый, z=2.

Работа обратимого процесса (удельная):

Внешняя работа (работа реального процесса):

Механическая мощность турбокомпрессора:

Графическое представление процесса сжатия в турбокомпрессоре.

6.4 Паросиловой цикл Ренкина

Исходные данные:

Давление водяного пара на входе в турбину P1=102 бар

Температура водяного пара на входе в турбину t1=463˚C

Давление в конденсаторе P2=0,05 бар

Энтропийный КПД турбины

Энтропийный КПД насоса

Параметры водяного пара (по 1-s диаграмме водяного пара):

Допущение: Теплообмен между топочными газами и водой происходит без потерь тепла.

6.4.1 Аналитический расчет парасилового цикла

Расчет проводится как для реального цикла, так и для теоретического.

1-2s - Изоэнтропный процесс расширения в турбине.

1-2 - Реальный процесс расширения в турбине.

2s-3’ – Теоретический процесс конденсации.

2-3’ – Реальный процесс конденсации.

3’-4s – Изоэнтропный процесс в насосе.

3’-4 – Реальный процесс в насосе.

4s-1 – Теоретический процесс в котле-утилизаторе.

4-1 – Реальный процесс в котле-утилизаторе.

Теплота и работа обратимого и необратимого циклов.

Эти таблицы показывают справедливость 1 закона термодинамики для циклических процессов: qц=lц .

6.4.2 Определение механической мощности парасилового цикла

Энергетический баланс:

Зависимость энтальпии топочных газов от температуры в расчете на 1 кмоль топлива (без учета диссоциации продуктов сгорания):

(см. )

Разность энтальпий топочных газов в расчете на 1 кмоль топлива:

Расход топлива: (см. )

Тепловая мощность парогенератора

В реальном цикле

Расход воды:

Механическая мощность паросилового цикла (паротурбинной установки):

6.4.3Определение термического КПД цикла

КПД обратимого и необратимого циклов составят соответственно:

, что очевидно.

6.4.4 Определение эксергетического КПД парасилового цикла

Эксергетический КПД цикла определяется соотношением

Графическое представление паросилового цикла

Выводы

В данной работе рассмотрена упрощенная схема процесса конверсии метана. Рассчитаны основные составляющие этой схемы. Учтены технологические особенности данного процесса. Определены КПД, характеризующие процессы, протекающие в данной системе. Полученные результаты удовлетворяют физическим представлениям.

 Скачать реферат