Разработка энергохимико-технологической системы ЭХТС (стр. 3 из 4)

5. Разработка ЭХТС на базе печи конверсии

5.1 Энергетический баланс горения. Определение расхода топлива

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

5.2 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=T_oc=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:

6. Процесс теплообмена

6.1 Эксергетический анализ

Допущение: участвующие в теплообмене газы рассматриваются как идеальные.

Эксергетический КПД процесса теплообмена определяется из соотношения:

Эксергия тепловой мощности:

6.2 Расчет турбокомпрессора

Исходные данные:

Давление метана на входе в компрессор P₆=8 бар