Охлаждение коксового газа в трубчатых холодильниках

 

 

Тепловий розрахунок

 

  Прихід тепла. 1. Тепло, внесене в холодильник коксовим газом згідно з розрахунком газозбірників (таблиця 4):

Q1=17594107 кдЖ/год,

2. Тепло, внесене в холодильник охолоджуючої водою:

Q2=W t'в

W- кількість технічної  води, що надходить в холодильник, кг/г;

  t'в – температура  технічної води, ща надходить,дорівнює 20-28°C, тоді

Q2=24W

Загальний прихід тепла:

Qприх=17594107+24W

Витрата тепла. 1. Тепло, що уноситься коксовим газом з холодильника при 30°C:

а) Тепло, що уноситься сухим газом:

q1=16489·0,16=81225 кДж/г,

де 0,16-теплоємність сухого газа, кДж/(кг·град);

б) Тепло, що уноситься водяною парою:

q2=2764(1490+0,103·30)=4126900 кДж/г,

де 0,103-теплоємність водяної пари, кДж/(кг·град);

в) Тепло, що уноситься бензольними вуглеводнями:

q3=1457,5·0,058·30=2567,2 кДж/г,

 

де 0,058-теплоємність бензольних вуглеводнів, кДж/(кг·град);

г) Тепло, що уноситься сірководнем:

q4=560·0,056·30=942,3 кДж/г,

де 0,056-теплоємність сірководня, кДж/(кг·град);

д) Тепло, що уноситься аміаком:

q5=420·0,12·30=1482 кДж/г,

де 0,12-теплоємність аміака, кДж/(кг·град);

 Загальна кількість  тепла, що уноситься газом :

Q3=4213116,5 кДж/г.

2. Тепло, що уноситься конденсатом води та смоли:

                Q4=(61279+195+3191,3·0,082)·52=3210251,4 кДж/г,

Де 0,082-теплоємність рідкої смолы при 52°C,

                  Ссм=0,0327+0,31·10ֿ³·52=0,082 кДж/(кг·град);

І середня температура конденсації водяної пари

                           t= (80-30)/(2,3lg(82/36))=52°C.

3. Тепло, що уноситься охолоджуючої водою:

Q5=45W

Де 45- температура води, що виходить, °C.

 Загальна кількість  тепла, що уноситься з холодильника :

Qрасх=7423367+45W

 Прирівнюючи прихід  і витрати тепла, знайдемо витрати води на охолодження газу в холодильнику :

17594107+24W=7423367+45W

Звідси:

W=484320,9 або 484 м³/г,

Що складає на 1000 м³ сухого газу в годину

(484·1000)/36435=13,28 м³.

На підставі проведених розрахунків складаємо тепловий баланс холодильників:

 

Прихід тепла, кДж/г:
Тепло, що вноситься газом	17594107
Тепло, що вноситься водою	17594107
разом	309552614
Витрата тепла, кДж/г:
Тепло, що уноситься газом	4213116,5
Тепло, що уноситься конденсатом	3210251,4
Тепло, що уноситься водою	302129243
Разом	309552614

 

 

Визначення потрібної поверхні теплопередачі холодильників

 

   Як сказано вище, первинні  трубчасті газові холодильники  з'єднують між собою паралельно, так як при цьому гідравлічний  опір їх значно менше, ніжпри послідовному з'єднанні.  Приймаються вісім паралельно працюючих холодильників.  Коефіцієнт теплопередачі від охолоджуючого газу до води визначаємо за рівнянням:

К=1·((1/α1)+δ/λ)+1/α2)

де α1- коефіцієнт тепловіддачі від газу до стінки, кДж/(м²·г·град),

Як і для холодильника з вертикальним розташуванням труб, величина коефіцієнта тепловіддачі від газу до стінки дорівнює 234 ккал/(м²·г·град),

       α2- коефіцієнт тепловіддачі від стінки до охолоджувальної води, кДж/(м²·г·град),

      δ/λ- термічний  опір забруднень на металевій  поверхні, приймаємо рівним 0,001 (м²·г·град)/кДж.

  Коефіцієнт тепловіддачі  α визначаємо за формулою:

α2=Nu (λ/d)

де Nu=0,023 · Re0,8·Pr0,4 · φ

  швидкість руху води  при середньому перерізі трубного  простору 0,82 м ² і восьми паралельно  працюючих холодильниках складе:

ω=1715/ (3600·8·0,82)=0,073 м/с.

При середній температурі технічної води, що дорівнює  34,5 ºС, вода має наступні фізичні властивості:

 питома теплоємність  С=0,238 кДж/(кг·град);

коефіцієнт теплопровідності  λ=0,13 кДж/(м·г·град);

динамічна в'язкість  Z=0,733 спз;

густина ρ=995 кг/м³;

Тоді число Рейнольдса:

Re=1000 (ω·d·ρ/Z)=1000 (0,073·0,69·995/0,733)=6850,

де d- внутрішній діаметр трубок, що дорівнює 69 мм.

  Число Прандтля:

Pr=3,6 (CZ/λ)=3,6(0,238·0,733/0,13)=4,83

 Тоді число Нуссельта:

Nu=0,023·68500,8·4,830,4·0,95=48,03

де φ=0,95 для числа Re=6850.

 Коефіцієнт тепловіддачі  α2 тоді буде дорівнювати :

α2=48,0,3 (0,13/0,069)=90,3 кДж/(м²·г·град);

Коефіцієнт теплопередачі виходить рівним :

К=1·((1/234)+0,001+1/90,3)=66,6 кДж/(м²·г·град);

 Середня різниця температур  в теплопередачі між газом  і водою дорівнює :

Δtср=((82-45)-(30-24)/(2,3lg(82-45)/(30-24)))=17,1 °С

 При передачі кількості  тепла :

Q=309552614-17594107=291958507 кДж/ч;

Потрібна поверхня теплопередачі холодильників складе  :

F=Q/(FΔtср)= 291958507/(66,6·17,1)=25636 м².

Так як поверхня охолодження кожного холодильника дорівнює 2950м ²​​, то необхідно мати робочих холодильників (25636/2950) = 8 шт., Тобто це число дорівнює прийнятому числу холодильників при визначенні швидкості руху води.

Питома поверхня теплопередачі на 1000 м ³ сухого газу на годину становить:

25636·1000/36435=263 м².

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ТЕХНІКО - ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ  ВИРОБНИЦТВА

 

Науково-технічний прогрес в економіці в цілому, та в хімічній промисловості  зокрема, направлений на більш раціональне використання матеріальних и енергетичних ресурсів, підвищення продуктивності труда за рахунок механізації та автоматизації виробництва. Більш гостро ставиться питання про охорону навколишнього середовища, та, як наслідок цього, необхідність впровадження нових безвідходних технологій.

В сучасних умовах досягнення високої ефективності виробництва та управління можливо лише при широкому и ефективному використанні досягнень науково-технічного прогресу.

Удосконалення автоматизації індивідуального и дрібносерійного виробництва є в теперішній час одній з важливіших народногосподарських задач. Сучасна тенденція її рішення міститься у широкому застосуванні ЕОМ и другої електронної техніки на протязі всього виробничого циклу – від наукових розробок до виготовлення готової продукції – на базі комплексної автоматизації всього циклу (використання автоматизованих станків, машин та механізмів, уніфікованих модулів обладнання, робото -технічних комплексів и обчислювальної техніки). При автоматизації процесів шляхом заміни старої техніки слід мати на увазі, що нова техніка повинна бути настільки ефективною, щоб окупити не тільки спричинені нею капвкладення, але і ту шкоду, яку понесе господарство від заміни неамортизованого обладнання за винятком реалізованої суми (хоча б по ціні лому).

Економічна ефективність капіталовкладень  і нових технологій належить до числа найважливіших проблем економіки. Основним фактором ефективності є покращення техніко-економічних показників виробництва. Таких, як зростання продуктивності, економія матеріальних та паливно-енергетичних ресурсів, стабілізація  и підвищення якості продукції.

В цьому проекті розглядається ефективність роботи підприємства по випуску смоли. Якість смоли є  однією з важливіших економічних категорій, які дозволяють займати певний рівень як на внутрішньому.

 

 

 

                                      Розрахункова частина

              3.1 Розрахунок витрат сировини і матеріалів

В даному проекті проводиться техніко-економічний розрахунок виробництва смоли. Початковими даними для розрахунку собівартості продукції є матеріальний баланс виробництва, розрахований технічною частиною роботи, норми витрат енергоресурсів, питомі капіталовкладення чисельністю обслуговуючого персоналу (за даними технічних звітів підприємств або справочників).

Витрати сировини і матеріалів на одиницю продукції визначаються по формулі:

 

,

(3.1)

 

де Н – норма витрат даного виду сировини (матеріалу) на одиницю продукції, т/т – показник матеріального балансу; Ц – заготівельна вартість 1 т сировини (матеріалу) в гривнях як сума її договірної ціни і залізничного тарифу за перевозку (приймається рівним  10% від договірної ціни).

Таблиця 3.1 – Розрахунок вартості сировини і матеріалів

Найменування і одиниці вимірювання	Норма розходу на одиницю, т/т	Заготовча вартість 1т, грн.	Витрати на одиницю продукції, грн.	Витрати на весь випуск, тис.грн
Продукти:
1.Газ	48000	780	858	41184
∑	48000	780	858	41184

 

Другою статтею калькуляції собівартості є вартість паливно – енергетичних ресурсів на технологічні цілі. Їх витрати визначаються за установленими нормами.

 

 

3.2 Розрахунок  вартості паливно-енергетичних ресурсів

Таблиця 3.2 – Розрахунок вартості паливно – енергетичних ресурсів

Найменування ресурсів і одиниці вимірювання	Норма витрат на одиницю продукції	Вартість, грн.	Витрати на одиницю продукції, грн.	Витрати на весь випуск, тис.грн.
1.Електроенергія, кВт-год	17,40	1,05	18,27	876,96
2.Вода ,м3	64,72	0,4	25,88	124,62
Разом:			44,15	1001,59

 

 

 

3.3 Витрати на  оплату праці виробничих робочих

Фонд заробітної плати основних виробничих робочих (третя стаття калькуляції) визначається по формулі 3.2:

 

,

(3.2)

 

де Ч0 – чисельність основних виробничих робочих, чол.; З0 – їх середньо-річна заробітна плата, грн(при відсутності даних  приймається рівним 4000 грн. в місяць) .

 

3.4 Відрахування  на соціальні потреби

Відрахування  в соціальний  єдиний внесок  (четверта стаття) приймаються 37,96% від фонду заробітної плати.

                         Фвс = Фз.п.х37,97/100,                                (3.3)

Фвс=128000х37,97/100=48588,8 грн.

 

3.5 Амортизаційні  відрахування

Амортизація і витрати на поточний ремонт визначаються зі питомих капіталовкладень по відповідному продукту виробництву. Амортизація на весь випуск (п’ята стаття калькуляції) визначається по формулі 3.4:

 

,

(3.4)

 

де УП – питомі капіталовкладення на одиницю продукції, грн./т(У=60грн/т); ОП – обсяг виробництва продукції, т; α – середньо звішена норма амортизації (приймається рівною 15%);  100 – відсотки.

3.6 Витрати на  поточний ремонт

 

Витрати на поточний ремонт визначається по аналогічній формулі, що і амортизація, тільки замість норми амортизації (15%) підставляється середньостатистичний показник – 12%:

 

,

(3.5)

3.7 Розрахунок цехових, загальновиробничих  і загальногосподарських   витрат

Останні статті калькуляції – цехові витрати (інші), загальновиробничі  та загальногосподарські –  визначаються відповідно 1%, 2% та 0,5% від суми всіх попередніх статей витрат.

Таблиця 3.3 – Калькуляція собівартості продукції

Найменування статей витрат	Витрати на виробництво	Витрати на виробництво
	одиниці основного продукту, грн./т	основного продукту  у рік, млн. грн
1.Сировина і матеріали (за відніманням попутної продукції)	858	41,18
2.Паливно і  енергія  на технологічні цілі	44,15	1,00
3.Заробітна плата виробничих  робочих	2,66	0,128
4.Відрахування на соціальні  нужди	1,012	0,048
5.Амортизація	9	0,432
6.Поточний ремонт	7,2	0,34
7.Цехові витрати	9,22	0,430
8.Загальновиробничі витрати	18,44	0,860
9.Загальногосподарські витрати	4,47	0,215
10.Разом виробнича собівартість	954	44,63