курсовая. Курсовая работа Исследование термодинамических процессов и расчет углеводородной смеси

• Название: Курсовая работа Исследование термодинамических процессов и расчет углеводородной смеси
• Анкор: курсовая
• Дата: 17.05.2023
• Размер: 199.3 Kb.
• Имя файла: курсовая.docx
• Тип: Курсовая; #1139226
• страница: 1 из 2

Министерство науки и высшего образования Российской федерации

Институт химических технологий и инжиниринга

Федерального государственного бюджетного образовательного
учреждения высшего образования

“Уфимский государственный нефтяной технический университет“

Кафедра ОНХЗ

Курсовая работа

Исследование термодинамических процессов и расчет углеводородной смеси


Подготовил: студенты гр. БМК-21-01 Хайбуллина Э.З.
Проверил: Рафиков М.Р.


Уфа 2023

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ С ИДЕАЛЬНЫМИ УГЛЕВОДОРОДНЫМИ СМЕСЯМИ

1.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ

1.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВОЙ СМЕСИ ОДИНАКОВЫХ ДЛЯ ВСЕХ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

1.3 ПОЛИТРОПНЫЙ ПРОЦЕСС С ПОКАЗАТЕЛЕМ ПОЛИТРОПЫ

1.4 ПОЛИТРОПНЫЙ ПРОЦЕСС С ПОКАЗАТЕЛЕМ ПОЛИТРОПЫ

1.5 ПОЛИТРОПНЫЙ ПРОЦЕСС С ПОКАЗАТЕЛЕМ ПОЛИТРОПЫ

1.6 ПОЛИТРОПНЫЙ ПРОЦЕСС С ПОКАЗАТЕЛЕМ ПОЛИТРОПЫ

1.7 ПОЛИТРОПНЫЙ ПРОЦЕСС С ПОКАЗАТЕЛЕМ ПОЛИТРОПЫ

1.8 ПОЛИТРОПНЫЙ ПРОЦЕСС С ПОКАЗАТЕЛЕМ ПОЛИТРОПЫ

ВЫВОДЫ

2. РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА

2.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

2.2 РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ

2.3 КОНСТРУКТИВНЫЙ ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА

2.4 РЕКУПЕРАТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК С ТРУБЧАТОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ТЕПЛООБМЕНА (ПРЯМОТОК)

ВЫВОДЫ


Введение
В термодинамике рассматриваются обратимые процессы. Все реальные процессы необратимы, они протекают с конечной скоростью (при наличии трения и диффузии) и при значительной разности температур РТ и источников теплоты.

Термодинамическим процессом называется изменение состояния термодинамической системы, характеризующееся изменением ее параметров. В качестве термодинамических систем могут рассматриваться некоторые объемы газов.

В основных технологических установках и устройствах нефтяной и газовой промышленности наиболее часто встречающимися газами являются углеводородные или их смеси с компонентами воздуха и небольшим количеством примесей других газов. Это могут быть процессы в газгольдерах, пропан-бутановых хранилищах, сырьевых и товарных парков нефтеперерабатывающих заводов, нефтебаз, нефтеперекачивающих станций, а также в газораспределительных сетях газоснабжения населенных пунктов.

Целью термодинамического расчета является определение основных параметров газовой смеси в конечном состоянии

Теплообменным аппаратом (теплообменником) называется устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя или несколькими теплоносителями.

В рекуперативных теплообменниках теплоносители непрерывно омывают разделяющую стенку (поверхность теплообмена) с двух сторон и обмениваются при этом теплотой. В рекуперативном трубчатом теплообменнике один из теплоносителей протекает внутри труб, а второй омывает их наружные поверхности.

Цель конструктивного расчета состоит в определении величины поверхности теплообмена по известному количеству передаваемой теплоты и температурам теплоносителей на входе и выходе аппарата.

1. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ С ИДЕАЛЬНЫМИ УГЛЕВОДОРОДНЫМИ СМЕСЯМИ
1.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ
1 кг газовой смеси в распределительной газовой сети (в емкостях хранения сжиженных нефтяных газов) в зависимости от состава совершает термодинамические процессы от состояния 1 до состояния 2 с показателями.

Объем газовой смеси во всех процессах изменяется в раз. Состав смеси в объемных долях:

Метан

Этан

Углекислый газ

Азот

Вода

Смесь обладает свойствами идеального газа.

Начальное (в состоянии 1) давление Па, температура C

Определить основные параметры газовой смеси в состоянии 1 ( и состоянии 2 ( ), изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии смеси, работу, внешнюю теплоту процесса, коэффициент распределения энергии в процессах.

Все расчеты были выполнены в соответствии с методическими указаниями [1].


1.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВОЙ СМЕСИ ОДИНАКОВЫХ ДЛЯ ВСЕХ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
1.2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЖУЩЕЙСЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ СМЕСИ

,
1.2.2 МАССОВЫЕ ДОЛИ СМЕСИ



где















1.2.3 ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННАЯ СМЕСИ

,



1.2.4 ОБЪЕМ ГАЗОВОЙ СМЕСИ В НАЧАЛЬНОМ СОСТОЯНИИ

,



1.2.5 ОБЪЕМ ГАЗОВОЙ СМЕСИ В КОНЕЧНОМ СОСТОЯНИИ

,
1.3 ПОЛИТРОПНЫЙ ПРОЦЕСС С ПОКАЗАТЕЛЕМ ПОЛИТРОПЫ

1.3.1 ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВОЙ СМЕСИ В КОНЕЧНОМ СОСТОЯНИИ



, Па

Па

1.3.2 ТЕМПЕРАТУРА ГАЗОВОЙ СМЕСИ В КОНЕЧНОМ СОСТОЯНИИ

, K



1.3.3 СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА ПРОЦЕССА

, K



1.3.4 СРЕДНЯЯ ИЗОБАРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ КОМПОНЕНТОВ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,

Мольные теплоемкости неуглеводородных газов

,





Мольная теплоемкость углекислого газа

,



Мольная теплоемкость азота

  28,5372 0,0053905 ,



Мольная теплоемкость воды

  32,8367  0,0116611 ,







=





1.3.5 СРЕДНЯЯ МАССОВАЯ ИЗОБАРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,



1.3.6 СРЕДНЯЯ МАССОВАЯ ИЗОХОРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,



1.3.7 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ РАБОТА ПРОЦЕССА

,



1.3.8 ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ РАБОТА ПРОЦЕССА

,



1.3.9 ИЗМЕНЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ

,



1.3.10 ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТАЛЬПИИ





1.3.11 ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТРОПИИ

,



1.3.12 ТЕПЛОТА ПРОЦЕССА




1.3.13 КОЭФФИЦИЕНТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ



1.3.14 ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ РАСЧЕТОВ

,







Решение правильное

1.4 ПОЛИТРОПНЫЙ ПРОЦЕСС С ПОКАЗАТЕЛЕМ ПОЛИТРОПЫ

1.4.1 ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВОЙ СМЕСИ В КОНЕЧНОМ СОСТОЯНИИ

, Па



1.4.2 ТЕМПЕРАТУРА ГАЗОВОЙ СМЕСИ В КОНЕЧНОМ СОСТОЯНИИ

, K

, K

1.4.3 СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА ПРОЦЕССА

, K

, K

1.4.4 СРЕДНЯЯ ИЗОБАРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ КОМПОНЕНТОВ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,

Мольные теплоемкости неуглеводородных газов

,

,

,

Мольная теплоемкость углекислого газа

,

,

Мольная теплоемкость азота

  28,5372 0,0053905 ,

 28,5372 0,0053905 ,

Мольная теплоемкость воды

  32,8367  0,0116611 ,

 32,8367  0,0116611 ,





=





1.4.5 СРЕДНЯЯ МАССОВАЯ ИЗОБАРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,



1.4.6 СРЕДНЯЯ МАССОВАЯ ИЗОХОРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,



1.4.7 ПОКАЗАТЕЛЬ АДИАБАТЫ





1.4.8 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ РАБОТА ПРОЦЕССА

,



1.4.9 ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ РАБОТА ПРОЦЕССА

,



1.4.10 ИЗМЕНЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ

,



1.4.11 ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТАЛЬПИИ





1.4.12 ПОЛИТРОПНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ

,

,

1.4.13 ТЕПЛОТА ПРОЦЕССА

,

,

1.4.14 ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТРОПИИ

,

,

1.4.15 КОЭФФИЦИЕНТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ


1.4.16 ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ РАСЧЕТОВ

,







Решение правильное
1.5 ПОЛИТРОПНЫЙ ПРОЦЕСС С ПОКАЗАТЕЛЕМ ПОЛИТРОПЫ

n=1,00

1.5.1 ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВОЙ СМЕСИ В КОНЕЧНОМ СОСТОЯНИИ





1.5.2 ТЕМПЕРАТУРА ГАЗОВОЙ СМЕСИ В КОНЕЧНОМ СОСТОЯНИИ



1.5.3 СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА ПРОЦЕССА





1.5.4 СРЕДНЯЯ ИЗОБАРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ КОМПОНЕНТОВ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,

Мольные теплоемкости неуглеводородных газов

,

,

,

Мольная теплоемкость углекислого газа

,

,

Мольная теплоемкость азота

  28,5372 0,0053905 ,

 28,5372 0,0053905 ,

Мольная теплоемкость воды

  32,8367  0,0116611 ,

 32,8367  0,0116611 ,





=





1.5.5 СРЕДНЯЯ МАССОВАЯ ИЗОБАРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,



1.5.6 СРЕДНЯЯ МАССОВАЯ ИЗОХОРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,



1.5.7 ПОКАЗАТЕЛЬ АДИАБАТЫ





1.5.8 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ РАБОТА ПРОЦЕССА

,



1.5.9 ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ РАБОТА ПРОЦЕССА

,



1.5.10 ИЗМЕНЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ

,

1.5.11 ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТАЛЬПИИ



1.5.12 ТЕПЛОТА ПРОЦЕССА





1.5.13 КОЭФФИЦИЕНТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ



1.5.14 ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ РАСЧЕТОВ

,







Решение правильное
1.6 ПОЛИТРОПНЫЙ ПРОЦЕСС С ПОКАЗАТЕЛЕМ ПОЛИТРОПЫ n=1,15

1.6.1 ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВОЙ СМЕСИ В КОНЕЧНОМ СОСТОЯНИИ

, Па



1.6.2 ТЕМПЕРАТУРА ГАЗОВОЙ СМЕСИ В КОНЕЧНОМ СОСТОЯНИИ

, K

, K

1.6.3 СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА ПРОЦЕССА

, K

, K

1.6.4 СРЕДНЯЯ ИЗОБАРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ КОМПОНЕНТОВ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,

Мольные теплоемкости неуглеводородных газов

,

,

,

Мольная теплоемкость углекислого газа

,

,

Мольная теплоемкость азота

  28,5372 0,0053905 ,

 28,5372 0,0053905 ,

Мольная теплоемкость воды

  32,8367  0,0116611 ,

 32,8367  0,0116611 ,





=





1.6.5 СРЕДНЯЯ МАССОВАЯ ИЗОБАРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,



1.6.6 СРЕДНЯЯ МАССОВАЯ ИЗОХОРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,



1.6.7 ПОКАЗАТЕЛЬ АДИАБАТЫ





1.6.8 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ РАБОТА ПРОЦЕССА

,



1.6.9 ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ РАБОТА ПРОЦЕССА

,



1.6.10 ИЗМЕНЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ

,



1.6.11 ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТАЛЬПИИ





1.6.12 ПОЛИТРОПНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ

,

,

1.6.13 ТЕПЛОТА ПРОЦЕССА

,

,

1.6.14 ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТРОПИИ

,

,

1.6.15 КОЭФФИЦИЕНТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ



1.6.16 ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ РАСЧЕТОВ

,







Решение правильное
1.7 ПОЛИТРОПНЫЙ ПРОЦЕСС С ПОКАЗАТЕЛЕМ ПОЛИТРОПЫ

Принимаем k=1,25

1.7.1 ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВОЙ СМЕСИ В КОНЕЧНОМ СОСТОЯНИИ

, Па



1.7.2 ТЕМПЕРАТУРА ГАЗОВОЙ СМЕСИ В КОНЕЧНОМ СОСТОЯНИИ

, K

, K

1.7.3 СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА ПРОЦЕССА

, K

, K

1.7.4 СРЕДНЯЯ ИЗОБАРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ КОМПОНЕНТОВ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,

Мольные теплоемкости неуглеводородных газов

,

,

,

Мольная теплоемкость углекислого газа

,

,

Мольная теплоемкость азота

  28,5372 0,0053905 ,

 28,5372 0,0053905 ,

Мольная теплоемкость воды

  32,8367  0,0116611 ,

 32,8367  0,0116611 ,





=





1.7.5 СРЕДНЯЯ МАССОВАЯ ИЗОБАРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,



1.7.6 СРЕДНЯЯ МАССОВАЯ ИЗОХОРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,



1.7.7 ПОКАЗАТЕЛЬ АДИАБАТЫ





1.7.8 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ РАБОТА ПРОЦЕССА

,



1.7.9 ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ РАБОТА ПРОЦЕССА

,



1.7.10 ИЗМЕНЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ

,



1.7.11 ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТАЛЬПИИ





1.7.12 ТЕПЛОТА ПРОЦЕССА



1.7.13 ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТРОПИИ

,

1.7.14 КОЭФФИЦИЕНТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ



1.7.15 ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ РАСЧЕТОВ

,







Решение правильное
1.8 ПОЛИТРОПНЫЙ ПРОЦЕСС С ПОКАЗАТЕЛЕМ ПОЛИТРОПЫ n=1,60

1.8.1 ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВОЙ СМЕСИ В КОНЕЧНОМ СОСТОЯНИИ

, Па



1.8.2 ТЕМПЕРАТУРА ГАЗОВОЙ СМЕСИ В КОНЕЧНОМ СОСТОЯНИИ

, K

, K

1.8.3 СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА ПРОЦЕССА

, K

, K

1.8.4 СРЕДНЯЯ ИЗОБАРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ КОМПОНЕНТОВ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,

Мольные теплоемкости неуглеводородных газов

,

,

,

Мольная теплоемкость углекислого газа

,

,

Мольная теплоемкость азота

  28,5372 0,0053905 ,

 28,5372 0,0053905 ,

Мольная теплоемкость воды

  32,8367  0,0116611 ,

 32,8367  0,0116611 ,





=





1.8.5 СРЕДНЯЯ МАССОВАЯ ИЗОБАРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,



1.8.6 СРЕДНЯЯ МАССОВАЯ ИЗОХОРНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

,



1.8.7 ПОКАЗАТЕЛЬ АДИАБАТЫ





1.8.8 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ РАБОТА ПРОЦЕССА

,



1.8.9 ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ РАБОТА ПРОЦЕССА

,



1.8.10 ИЗМЕНЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ

,



1.8.11 ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТАЛЬПИИ





1.8.12 ПОЛИТРОПНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ

,

,

1.8.13 ТЕПЛОТА ПРОЦЕССА

,

,

1.8.14 ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТРОПИИ

,

,

1.8.15 КОЭФФИЦИЕНТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ



1.8.16 ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ РАСЧЕТОВ

,







Решение правильное

Таблица результатов термодинамического расчета

Показатель политропы	P1	P2	V1	V2	T1	T2	ΔU	Δi	ΔS	Δq	α
	·105Па		м3		K		кДж/кг	кДж/кг	кДж/кг·К	кДж/кг
0	1,2	1,2	0,605	0,424	320	224,26	-93,63	-120,15	-0,446	-120,15	0,8
0,6	1,2	1,48	0,605	0,424	320	277,53	-45,74	-55,38	-0,233	-69,75	0,655
1	1,2	1,71	0,605	0,424	320	320	0	0	-0,098	-31,61	0
1,25	1,2	1,875	0,605	0,424	320	350	34,53	41,34	0,0247	8,28	4,17
k=1,29	1,2	1,9	0,605	0,424	320	354,8	40,19	48,1	0	0	-
1,9	1,2	2,36	0,605	0,424	320	441,8	147,35	175	0,312	117,88	1,25