Mathcad - расчет.xmcd (дз)

Провести расчет дроссельного ожижительного цикла с промежуточнымазотным охлаждением для ожижения неона.С производительностью Gv=200 л/ч.Зададаны исходные данные:Расход жидкого неона:LhrРасход газообразного неона (взят по предварительному рассчету из HYSYS) впрямом потоке равен:kgG1 = 0.8982 ⋅hrGvNe.ж = 200Параметры на всасывании в компрессор (далее все параметры беруться изREFPROP):T1 = 300Kp1 = 1barkJkg ⋅ KkJh1 := 368.68 ⋅kgs1 := 5.6909 ⋅Давление нагнетания:p2 = 300barСжатие в компрессоре изотермическое, поэтому:p3 = 300barT3 = 300KАзот подается в азотную ванну в жидком состоянии с заданным давлением:pN2.ж = 1barПараметры после азотной ванны принята:T5 = 83Kp5 = 300barkJkg ⋅ KkJh5 := 112.93 ⋅kgНедорекуперация в точках 8 азотного потока и 14 обратного потока заданыравными 15СT8 = 285Ks5 := 1.6688 ⋅T14 = 285KРешение:Из заданого объемного расход по жидкому неону найден массовый расходkgρNe = 0.808623mkgkgGNe.ж = GvNe.ж ⋅ ρNe = 4.492 × 10− 5 ⋅GNe.ж = 0.162 ⋅shrТеплопритоки от окружающей среды в теплообменных аппаратах отсутствуют.Примерная действительная работа ожижения азота :loжN2 = 1.5 ⋅kJkW ⋅ hr= 5.4 × 103 ⋅kgkgМинимальная работа ожижения азота :kW ⋅ hrkJ= 766.8 ⋅kgkgЭнтальпия точки x найдена с помощью программы REFPROP при известномдавлении и линии насыщения:kJhх = −0.081832 ⋅kglminN2 = 0.213 ⋅Энергетический баланс ΙΙ (дроссельной) ступени и все расходы неона:G5 ⋅ h5 = G13 ⋅ h13 + Gх ⋅ hхkgskgGх = GNe.ж = 4.492 × 10− 5 ⋅s−4 kgG13 = G1 − Gх = 2.046 × 10 ⋅s( G5 ⋅ h5) − Gх ⋅ hхkJ== 137.746 ⋅G13kgG5 = G1 = 2.495 × 10− 4 ⋅h13Температура точки 13 найдена по энтальпии и давлениюT13 = 76.104KЭнтальпии точек 6,8,7 для азота найдены по температуре и давлению и полинии насыщенияh8 := 295.58 ⋅kJkgh7 := 77.07 ⋅kJkgh6 := −122.25 ⋅kJkgЭнатльпия точки 14 найдена по температуре и давлениюh14 := 353.22 ⋅kJkgЭнергетический баланс всей ситемы.G1 ⋅ h3 + GN2 ⋅ h6 − Gх ⋅ hх − GN2 ⋅ h8 − ( G1 − Gх) ⋅ h14 = 0GN2 ⋅ ( h6 − h8) + G1 ⋅ ( h3 − h14) − Gх ⋅ ( hх − h14) = 0GN2 :=−G1 ⋅ ( h3 − h14) + Gх ⋅ ( hх − h14)( h6 − h8)= 0.195kghrЭнергетический баланс азотной ванныGN2 ⋅ ( h6 − h7) + G1 ⋅ ( h4 − h5) = 0h4 :=−GN2 ⋅ ( h6 − h7)G1+ h5 = 156.094 ⋅kJkgПо энтальпии и давлению была найдена температура точки 4T4 = 11.39KЭнергетический баланс сепаратора:G11 ⋅ h11 = Gх ⋅ hх + G12 ⋅ h12G12 = G13 = 2.046 × 10− 4 ⋅kgsG11 := G1 = 2.495 × 10− 4 ⋅Энтальпия точки 12 найдена по давлению и линии насыщенияkJkg= 27.061Kh12 = 85.719 ⋅T12kgsh11 =( Gх ⋅ hх + G12 ⋅ h12)G11= 70.27 ⋅kJkgkJkgТемпература точки 10 найдена по энтальпии и давлениюh10 := h11 = 70.27T10 = 58.224KТаблица пармаетров потока неона:Таблица пармаетров потока азота:Проверим теплообменные аппараты на температурные "засечки"T3 = 300 KT4 = 11.39 KT7 = 77.07KT8 = 285 KT13 = 76.104 KT14 = 285 KT5 = 83 KT10 = 58.224 KT12 = 27.061 KT13 = 76.104 KКоэффициент ожиженияGхx =G1= 0.18Полная работаL = lk ⋅ G1 + loжN2 ⋅ GN2lk = p2  R⋅T⋅ln 1 p1  ηизηиз = 70%lk =R = 412 ⋅ p2   R ⋅ T1 ⋅ ln    p1  ηизJkg ⋅ K= 1.007 × 103 ⋅L = lk ⋅ G1 + loжN2 ⋅ GN2 = 0.507 ⋅kJkgkJsСтепень термодинамического совершенства:s1 = 5.691kJkg ⋅ Kh1 = 368.68kJkgsx = −0.0029810 ⋅hх = −0.082 ⋅kJkgkJkg ⋅ Kkgkgη=η =lminNe ⋅ G1LT1 ⋅ ( s1 − sx) − ( h1 − hх) ⋅ G1LУдельная работа ожижения неона:lожNe :=kJL= 1.129 × 104 ⋅Gхkg= 0.659.