Визначаємо середню різницю температур процесу теплопередачі за формулою

, (6.9)

де и1, и2 – найбільша і найменша різниця температур, які для прямотоку визначаються за формулами

, (6.10)

, (6.11)

Визначаємо коефіцієнт стисливості газу при середній температурі газу за формулою

, (6.12)

Визначаємо густину газу при середній температурі газу за формулою

, (6.13)

Визначаємо число Рейнольдса за формулою

, (6.14)

де w – швидкість газу в апараті;

dвн – внутрішній діаметр трубок апарата;

з – коефіцієнт динамічної в’язкості газу.

Швидкість газу в апараті визначаємо на основі витрати газу, густини газу, площі поперечного перерізу ходу і числа апаратів

, (6.15)

де f – площа поперечного перерізу ходу.

Визначаємо коефіцієнт теплопровідності газу за формулою

, (6.16)

де Р – тиск газу в кг/см2.

Визначаємо критерій Прандтля для газу за наступною формулою

, (6.17)

Визначаємо критерій Нуссельта за наступною формулою

, (6.18)

Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі від газу до внутрішньої стінки труби за формулою

, (6.19)

Визначаємо середню температуру повітря за формулою

, (6.20)

Визначаємо коефіцієнт динамічної в’язкості повітря за наступною емпіричною формулою

, (6.21)

Визначаємо критерій Рейнольдса для повітря за формулою

, (6.22)

де wп – швидкість повітря у вузькому перерізі пучка труб;

dз – зовнішній діаметр трубок апарата.

Визначаємо критерій Нуссельта за рівнянням Карасіної

, (6.23)

де крок ребер, м;

висота ребер, м.

Визначаємо коефіцієнт теплопровідності повітря за наступною емпіричною формулою

, (6.24)

Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні трубок до повітря за формулою

, (6.25)

Визначаємо коефіцієнт теплопередачі від газу до повітря за формулою

, (6.26)

де F – коефіцієнт збільшення площі теплообміну;

дст – товщина стінки трубки;

лст – коефіцієнт теплопровідності стінки.

Визначаємо кількість теплоти переданої газом повітрю за формулою

, (6.27)

де е – поправка на непротивоточність;

S – загальна площа теплообміну.

Поправку на непротивоточність можна визначити за наступною емпіричною формулою

, (6.28)

де P, R – поправки, які визначаються за наступними формулами

, (6.29)

, (6.30)

Наступним кроком перевіряємо рівність відданої теплоти, яка була визначена за формулою (6.5), та одержаної теплоти, визначеної за формулою (6.27). Якщо віддана теплота буде меншою за одержану, необхідно змінити температуру на виході АПО.

Для визначення кількості апаратів повітряного охолодження необхідно прирівняти одержану температуру на виході АПО в результаті наближень із заданою температурою. Якщо розрахована температура газу на виході АПО є вища за задану, то необхідно збільшити кількість апаратів. Розрахунок проводиться спочатку.

6.2 Розрахунок кількості апаратів повітряного охолодження газу

Вихідними даними для проведення розрахунку є технічна характеристика АПО, яка приведена нище, та дані по режиму роботи КC. Розрахунок проводимо для найбільшої температури, яка може бути на виході з АПО.

Геометричні характеристики АПО АВГ:

- коефіцієнт оребрення ;

- кількість рядів труб – 8;

- кількість ходів по трубах – 2;

- довжина труби м;

- внутрішній діаметр труб м;

- зовнішній діаметр труб м;

- товщина стінки м;

- висота ребра м;

- площа теплообміну по оребрених трубах мІ;

- продуктивність вентилятора мі/год.;

- площа поперечного перерізу одноходового апарату мІ;

- термічний опір забруднення ;

- коефіцієнт збільшення поверхні ;

- крок ребер м;

- товщина ребра м;

- поперечний крок труби м;

- площа вільного перерізу перед секціями м2;

- коефіцієнт звуження перерізу ;

- переріз вільного ходу по повітрю м2.

Вихідними даними для розрахунку кількості АПО приймаємо результати розрахунку режиму роботи КС Комарно:

- тиск газу кгс/см2;

- витрата газу млн.м3/д.;

- температура газу ?С;

- задана температура газу на виході АПО ?С;

- температура навколишнього середовища ?С.

Для першого наближення приймаємо, що працює один апарат та різницю температур газу на вході та виході з АПО – 2 ?С

°С.

Визначаємо масову витрату газу за формулою (6.2)

кг/с.

Визначаємо середню температуру газу за формулою (6.3)

°С.

Визначаємо теплоємність газу при середній температурі газу та тиску, з яким газ надходить у АПО з нагнітачів за формулою (6.4)

Дж/кг•К.

Визначаємо кількість переданої теплоти за формулою (6.5)

кВт.

Визначаємо густину навколишнього повітря за формулою (6.6)

кг/м3.

Визначаємо масову секундну витрату повітря за формулою (6.7)

кг/с.

Визначаємо температуру повітря на виході з апарата при номінальній продуктивності апарата за формулою (6.8), прийнявши кДж/кг·К

°С.

Визначаємо найбільшу і найменшу різницю температур за формулами (6.10)-(6.11)

°С,

°С.

Визначаємо середню різницю температур процесу теплопередачі за формулою (6.9)

°С.

Визначаємо коефіцієнт стисливості газу при середній температурі газу за формулою (6.12)

.

Визначаємо густину газу при середній температурі газу за формулою (6.13)

кг/м3.

Визначаємо швидкість газу в апараті за формулою (6.15)

м/с.

Визначаємо число Рейнольдса за формулою (6.14)

.

Визначаємо коефіцієнт теплопровідності газу за формулою (6.16)

Вт/м•°С.

Визначаємо критерій Прандтля для газу за наступною формулою (6.17)

.

Визначаємо критерій Нуссельта за наступною формулою (6.18)

.

Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі від газу до внутрішньої стінки труби за формулою (6.19)

Вт/м2•°С.

Визначаємо середню температуру повітря за формулою (6.20)

°С.

Визначаємо коефіцієнт динамічної в’язкості повітря за наступною емпіричною формулою (6.21)

Па•с.

Визначаємо критерій Рейнольдса для повітря за формулою (6.22)

.

Визначаємо критерій Нуссельта за формулою (6.23)

.

Визначаємо коефіцієнт теплопровідності повітря за формулою (6.24)

Вт/м•°С.

Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні трубок до повітря за формулою (6.25)

Вт/м2•°С.

Визначаємо коефіцієнт теплопередачі від газу до повітря за формулою (6.26)

Вт/м•°С.

Визначаємо поправки R i P за формулами (6.29)-(6.30)

.

.

Визначаємо поправку на непротивоточність за формулою (6.28)

Визначаємо кількість теплоти переданої газом повітрю за формулою (6.27)

кВт.

Оскільки

,

,

то зменшуємо температуру на виході АПО на 0,5 ?С, і виконуємо розрахунок спочатку до тих пір, поки ця умова не виконуватиметься.

°С.

Визначаємо масову витрату газу за формулою (6.2)

кг/с.

Визначаємо середню температуру газу за формулою (6.3)

°С.

Визначаємо теплоємність газу при середній температурі газу та тиску, з яким газ надходить у АПО з нагнітачів за формулою (6.4)

Дж/кг•К.

Визначаємо кількість переданої теплоти за формулою (6.5)

кВт.

Визначаємо густину навколишнього повітря за формулою (6.6)

кг/м3.

Визначаємо масову секундну витрату повітря за формулою (6.7)

кг/с.

Визначаємо температуру повітря на виході з апарата при номінальній продуктивності апарата за формулою (6.8), прийнявши