2020-01-14
91
Допущения:
1. Вся тепловая мощность, полученная при охлаждении топочных газов от температуры адиабатного горения до температуры T2=1835К, передается смеси метана и воды.
Энергетический баланс:
(см.)
(см.)
(см.)
Расход топлива равен
Эксергетический анализ химического реактора
Эксергетический КПД химического реактора определяется из соотношения:
Зависимость эксергии компонента от температуры и парциального давления выражается соотношением:
Сечение 1-1: T1=Toc=T0=298,15K; P1= Pº=1 атм
Эксергии компонентов:
| Компонент | 
| 
| 
| 
|
| CH4 | 830,0 | 0,02287 | 820,635 | 0,4 |
| С3H8 | 2149,0 | 0,02858 | 2140,2 | 0,5 |
| O2 | 3,95 | 0,198 | 0 | Эксергиями компонентов воздуха пренебрегаем |
| N2 | 0,70 | 0,7505 | 0 |
Сечение 21-21: T2=1835К; P2= Pº=1 атм
Эксергии компонентов:
| Компонент |
| 
| 
| 
|
| 
|
| CO2 | 20,10 | 32,2 | 0,022 | 0,1056 | 72,55 | 1,9 |
| O2 | 3,95 | 31,50 | 0,003 | 0,00917 | 39,49 | 0,165 |
| H2O | 8,60 | 32,20 | 0,002 | 0,1556 | 27,21 | 2,8 |
| N2 | 0,70 | 27,90 | 0,004 | 0,7296 | 32,40 | 13,128 |
Сечение 8-8: T8=573K; P8=3,5МПа ()
Эксергии компонентов:
| Компонент | 
| 
| 
| 
| 
| 
|
| CH4 | 830,0 | 14,32 | 0,075 | 0,2 | 833,1 | 0,4018 |
| H2O | 8,60 | 32,3 | 0,002 | 0,8 | 16,68 | 1,607 |
Сечение 9-9: T9=1073K; P9=2,5МПа
Эксергии компонентов:
| Компонент |
|
|
|
|
|
|
| CH4 | 830,0 | 14,32 | 0,075 | 0,0763 | 854,0361 | 0,0763 |
| H2O | 8,60 | 32,30 | 0,002 | 0,411 | 21,96264 | 1,093 |
| H2 | 0,07 | 28,80 | - | 0,41 | 246,3806 | 1,164 |
| CO2 | 20,10 | 32,20 | 0,022 | 0,071 | 35,07467 | 0,189 |
| CO | 275,40 | 28,40 | 0,004 | 0,051 | 282,6575 | 0,136 |
Эксергетический КПД химического реактора:
Процесс теплообмена
Эксергетический анализ
Допущение: участвующие в теплообмене газы рассматриваются как идеальные.
Эксергетический КПД процесса теплообмена определяется из соотношения:
Эксергия тепловой мощности:
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 
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:
