Температура води на виході з холодильника Тв.вих = 80 0С [353 К];

Довжина труб холодильника = 25 м.;

Поверхня теплообміну S = 9 м2;

Діаметр внутрішньої труби dвн = 0,114 м.;

Діаметр зовнішньої труби dзовн = 0,165 м.

Для того, щоб система охолодження компримованого газу працювала

ефективно, кількість теплової енергії компримованого газу, Qгаз, повинна

бути рівною кількості теплової енергії, яка відбирається охолоджуючою водою, Qвод.

(4.4.1)

Запишемо рівняння теплового балансу (4.4.1) у вигляді:

(4.4.2)

де

Мгаз - масова подача компресора, Мгаз =0,125 .

Середня різниця температур процесу теплообміну рахується по рів-нянню Грасгофа

(4.4.3)

де

- початкова різниця температур;

- кінцева різниця температур

Кількість тепла, що передається:

(4.4.4)

Водяний еквівалент поверхні теплопередачі знаходимо по формулі:

(4.4.5)

Поверхня теплообміну S при вибранному значенні К = 85,б09 складає:

(4.4.6)

Для визначення затрат потужності на перекачку охолоджуючої води проведемо гідравлічний розрахунок холодильника газу.

Втрити напору в системі охолодження, які визначають необхідний напір насоса, визначається по формулі:

(4.4.7)

де

- коєфіцієнт гідравлічного опору трубопроводу;

- довжина труб системи охолодження;

d- діаметр труби, по якій протікає вода, приймаємо dекв = 0,051 мм.;

- густина води, = 995,7 ;

g- прискорення вільного падіння, g=9,8 .

4.5. Осушка газу на АГНКС.

До природного газу, як до моторного палива, ставляться високі вимоги щодо концентрації вологи в останньому. Згідно стандартів [5], концентрація парів води в компримованому природному газі має складати не більше 9 мг/м3 . Для того щоб досягти цього значення, компримований газ на АГНКС осушують. На АГНКС-500 “Борець” використовуються установка осушування газу типу БКУО-4.0/25. В якості адсорбента використову-ється цеоліт типу NaA. Вологий природний газ, стиснутий до 25 МПа, при температурі 303 - 318 К надходить до вологомасловітді-лювача, де відбувається вітділення крапельної вологи і масла. Далі газ поступає в адсорбер. На виході з адсорбера газ попадає у фільтр, де відбувається його очищення від пилу і адсорбента. Потім, пройшовши зворотній клапан і регулятор тиску, газ надходить в акумулятор газу. Зворотній клапан і регулятор тиску встановлені для попередження зни-ження тиску газу в адсорберах нижче 15 МПа, оскільки при цьому можливе здрібніння цеоліту. Процес осушка газу на АГНКС періодичної дії, тобто один адсорбер працює в режимі осушки, другий в режимі реге-нерації.

Частина осушенного газу, в кількості 200 м3/год [4], через фільтр, надходить в редуктор, де тиск газу понижується з 25 МПа до 3,2 МПа. Потім, проходячи через електропідігрівач, де нагрівається до температури 593 - 613 К (320-340 0С), надходить, у працюючий в режимі регенерації, адсорбер. Піс-ля адсорбера гарячий газ надходить в холодильник, а потім, охолоджений до 323 К, на всмоктування компресорних установок. Один цикл роботи установки осушки становить не менше 8 годин.

Для розрахунку остановки осушування, в якості вихідних даних

приймаємо:

- кількість газу, який необхідно осушити Q=3600 ;

- початкова концентрація вологи в газі Сп=400 ;

- кінцева концентрація вологи в газі Ск=9

- період осушування газу (адсорбції) =8 [год];

- динамічна активність цеоліта по воді aд=0,06;

- остаточна активність цеоліту ао=0,008;

- тиск процесу адсорбції Р=25 [МПа];

Кількість адсорбента, яка необхідна для повноцінного процесу осушки,

знаходимо по формулі:

(4.5.1)

Швидкість газу в адсорбері вираховується по формулі:

(4.5.2)

де

Т - температура процесу адсорбції, Т=313 К;

Р - тиск в адсорбері, Р=25 [МПа];

Т0 і Р0 - знчення температури і тиску при нормальних умовах;

z - коефіцієнт стисливості газу, при Р=25 МПа і Т=313 К z= 0,726;

d - внутрішній діаметр адсорбера, d=0,433 [м].

Висота шару цеоліту:

(4.5.3)

де

- насипна маса цеоліту, =620 [кг].

Час контакту газу з цеолітом, який для повноцінного процесу адсорб-ції повинен бути не менше 10 с, зна-ходимо по формулі:

(4.5.4)

Розрахунок десорбції.

Витрати тепла на розігрів адсорбента:

(4.5.5)

де:

Са - теплоємність адсорбента, для цеоліту типу NaA Са=0,795 ;

Тср - середня температура процесу десорбції, рахується як середнє

арифметичне початкової температури газу і температури газу

регенерації;

Витрата тепла на нагрів адсорбера:

(4.5.6)

де

Gm - маса адсорбера, Gm=540 [кг].;

Cm - теплоємність металу адсорбера, Cm= 0,5 ;

Витрати тепла на розігрів теплоізоляції:

(4.5.7)

Витрати тепла на нагрів води:

(4.5.8)

де

Gв - кількість вологи, що міститься в адсорбенті, і знаходиться за

формулою

;

Cв - теплоємність води, Cв= 4,187

Ткип - температура кипіння води при тиску газу регенерації, при

тиску 25 МПа Ткип =374 К [1].

Витрати тепла на випаровування води:

(4.5.9)

де

Свипар - прихована теплота випаровування, Свипар=2256,8

Втрати тепла:

(4.5.10)

Кількість тепла, що надходить в адсорбер з газом регенерації повинна бути рівна витраті тепла на регенерацію. Звідси можна визначити кіль-кість газу регенерації:

(4.5.11)

де

- відносна густина газу, =0,598,

Ср - теплоємність газу, Ср=2,045;

Твх, Твих - температура газу на вході і виході з адсорбера;

- густина повітря.

Розрахунок охолодження адсорбера.

Температура адсорбента в кінці процессу охолодження становить

Тох=318 К.

Кількість теплоти, що відводиться від адсорбента знаходимо за

формулою

(4.5.12)

Кількість теплоти, що відводиться від металоконструкції:

(4.5.13)

Теплові втрати при охолодженні:

(4.5.14)

Дана теплота повинна бути винесена холодним газом Vo, що надходить в адсорбер на охолодження. Звідси, об’єм газу, який повинен пройти че-

рез адсорбер для охолодження:

(4.5.15)

Час, за який закінчиться охолодженняадсорбера визначається за формулою:

(4.5.16)

За результатами розрахунку системи осушування газу можна зробити висновок, що системи осушування газу АГНКС працює ефективно. Час контакту газу ц цеолітом більше 10 с. Осушений газ, по вмісту відповідає вимогам ГОСТ 27577-87 “ Газ при-род-ный топливный сжатый