离心机氮封计算.doc

离心机氮封计算：一、 离心机排气口排气量估算离心机操作过程中分成三个阶段：1、 空开等待进料过程（按5min中合计）2、 进料过程（按3h合计）3、 高速甩干过程（按1h合计）第一阶段为空开等待进料过程中，离心机转速按进料过程中的转速设定为300转/min,甩干过程为1000转/min离心机转鼓直径按1.0m设定。空气及氮气的混合气按28计算其分子量，其常压下密度1.25kg/m。离心机出料口直径为DN80，按80mm计算其出口直径。低速过程中转鼓内外压差为： P=22r2 式1-1式中：空气密度，单位:kg/m： : 转速，单位1/s；（300转/min=31.4/s） r:转鼓半径，单位m；计算值压差P=21.531.420.52=739.5Pa当整个系统处于密闭状态时离心机两侧会形成环流，从离心机外侧至离心机内侧之间会形成压力梯度。当整体压力为常压时，离心机内外侧分别为369.7Pa,及-369.7Pa（相对与大气压）根据；流体流动的伯努利方程：W=gZ+u22+P+hf。 式1-2气体在对外排放过程中W=0，忽略管道阻力、高差不变，且系统对外排气初始速度为0则u=2P 式1-3 代入数据得u=22.2m/s在系统保持进出平衡的情况下，其排气速度：V=r2u 式1-4 代入数据得V=0.1115m/s=401.5 m/h则其2min内排气量为33.49m。第二阶段为物料离心阶段，虽然耗时较长但是，由于溶剂的存在物料出口被液体占据，且有物料进入系统。初步估算按液体与气体比例1:5左右估算排气量。其该阶段排气量估值为1525m。第三阶段为甩干离心阶段。根据式1-1，我们可计算出离心机计算压差值P2=8216.5Pa。当系统处于密闭状态时离心机两侧会形成环流，从离心机外侧至离心机内侧之间会形成压力梯度。但是该环流主要阻力存在与形成的固体物料层。按照其99%的压差消耗在物料层中，则物料层两侧的气压值为：41.08Pa，及-41.08Pa（相对大气压）。根据式1-3代入数据得u=7.04 m/s。由式1-4算得V=127.3m/h。其该阶段总排气量为127.3m由上总计其一次离心操作的总计排气量为：185.7 m。二、 离心机充氮量估算：根据物质守恒定律，当系统排出的空气量全部由氮气支付时，则每批次充氮量控制在170.68m。完全按照该状态补充氮气则可以保证系统内外压平衡，基本无外在空气补充至系统内去。但是该过程充氮量过大。为此我们只要保证物料中氧含量在4%以下即可满足生产的安全要求。即允许适当空气进入系统。空气进入系统过程由系统负压为动力，从离心机盖顶部进入（离心机两侧缝隙是正压部分，只出不进，且不存在明显空隙。为此离心机盖于离心机之间的缝隙的面积则十分重要。若离心机盖敞开，则系统没有计算基础。为此我计算过程按照离心机盖顶密闭但存在少量缝隙进行核算。（如果没有缝隙，那么就没有必要计算总值，只要起先氮气置换一次后即可停止充氮其计算总量仅几次置换量）。离心机盖按0.5m核算。假设其与离心机顶部一半有1mm的缝隙。那么其总缝隙面积为：7.8510-4m2。按照系统不充氮考虑，第一阶段空气进入速度为22.2m/s。其计算量为62.7m/h。则其充氮量应为363.7 m/h。（空气中氧含量按29%考虑，系统5%氧含量以下即满足安全要求，则补充氮气量为4.8倍空气进入量，总进气量为5.8倍空气进气量。）可保证系统系含氧量小于等于5%。但是，当这些气体进入系统后。系统压力就不是初始压力。真实值应小于该量。按照式1-3我们可以得到流速u与压差P之间的关系式：P=12u2（式2-1）而根据总进气量计算P=1-5.8usV0P0 （式2-2）式中P0为系统初始压差739.5Pa，V0为系统初始出气速度为：0.1115m/s，s代表缝隙面积7.8510-4m2，为气体密度1.5kg/m。当以上两个P数值统一时，则是最理想状态。计算出u=15.1m/s。其充氮流量为204.8m/h。该阶段充氮量为：20.5m。第二阶段充氮量为1525 m第三阶段按式2-1、式2-2进行估算，其u估算值为：4.7m/s。其充氮流量为63.7 m/h。三个阶段总充氮量为109.2m。三、 结论由以上计算过程可以看出，充氮保护过程是与离心机的密闭情况息息相关，若离心机机顶密闭情况较差，其补充气量偏向于总排气量即185.7 m。则其总氮封量为153.6 m。若离心及顶盖板泄漏面积再减少一半则，充氮量也基本可减少一半但是以上数据均为理论计算值氮气保护过程中由于充氮阀门的开启，导致系统内压力增高，从而导致氮封气体的浪费。如选择氮气保护进口阀门为DN15，则理论上，在不考虑管阻的情况下氮封气体进入离心机后的速度将达到900m/s。该管道将产生572m/h的补气量，远