Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
Решение 1. Определим конечную температуру tK нагрева нефти. По формуле (11,90) и (II, 94) определим удельные теплосоде ржания
потоков.
/
Qh Qk
Ян
Озоо Q220
= 163,7 ккал\кГ\ - 112,7 ккал\кГ\ 60,5 ккал\кГ. '
24/
Ґ.
Примем к. п. д. теплообменника 7)^0,95.
Из уравнения (IX, 81) теплового баланса находим:
, ^1OiQn Qk^ ел1г , 0,95-28000 (163,7-112,7) ?к=?н+ -=60,5 H---=83,1 ккалкГ.
g бьооо
В соответствии с формулой (11,90) находим
Як 83,1
Этому значению а по табл. 1 (см. приложения) соответствует температура /К^166°С.
2. Подсчитаем средние температуры потоков (принимая их как средне-логарифмические температуры) ,
Tn- /к 300—?20
7К ° 220
2,3 Ig - 2,3 Ig-
S /н ё 125
3. Подсчитаем физические параметры горячего и холодного потоков при средних их температурах:
а) для горячего (мазутного) потока, при Tf = 258° С:
р
7=775 агГ/лЗ; с=0,637 ккал\кГ. 0C; Х-0,0938 ккал\м час. 0C; v=0,0107 смЦсек.
б) для холодного (нефтяного) потока, при ?f=1440 С:
7=795 кГ\*Р\ с=0,554 ккал\кГ.°?\ Х=0,1054 ккал\м час.°С; v=0,0211 см/сек.
4. Определим режим движения потоков: а) горячий поток: секундный объем
т G 28000
v= T - « - °-01004 м3'сек'
сечение внутренней трубы
0)=0,785 ??«0,785-0,0982= 0,00754 л*5;
скорость потока
Тогда
V 0,01004
-"АГ = 1-33 ^
w-tfB 1,33-0,098 Re--- =_____..гг « 122000.
1.0107-10'
Движение—турбулентное, б) холодный поток: Секундный объем:
60000
Сечение межтрубного (кольцевого) пространства *
о) = 0,785 (/)2-4) - 0,785 (0,1582-0,1082)=0,01215 м*;
і
j
' \
¦ f
' i \
9
248
J
эквивалентный диаметр кольцевого сечения
D
4 <о
4
4-0,01215
S
3,14 (0,158+0,108)
0,0583;
скорость потока
w
0,021
Гигда
0,01215
1,725 м I сек.
Re
f
1,725-0,0583 0,02IMO"4
47700.
Движение—турбулентное. 5. Определим частные коэффициенты теплоотдачи:
a) ot ГОрЯЧеЙ жидкости K Внутренней СТеНКе Внутренней Трубы (ce1).
Так как Re>10000, воспользуемся формулой (IX, 21), которую, при под-становке значения Nu=—;—, можно переписать в следующем виде:
X
Xf
а= 0,023 —Re^8PrJ04E1
(IX, 91)
Так как ——>50 а, то по табл. 31 имеем E1=I.
в
Критерий Прандтля
Px
с V 7
0,637.0,0107-10.-4 775 _ J5 б4
f
0,0938-3600
0 0938
o1 «0,023 j---1220000'8 -15,640,4 -1=776 к кал їм*, час-°С;
1 ' 0.098 '
б) от наружной стенки внутренней трубы к холодному потоку (Ct2). Применим формулу (IX, 2o), выведенную для случая теплообмена, с внутренней поверхностью кольцевого зазора при турбулентном режиме, которая
a dH
при подстановке значения Nu=—;— напишется в следующем виде:
а:
0,023
Находим
Xf / D8 \°'45 \ dB \da)
• Re?'8 . Pr,0'4
f
(IX, 92)
і і
Pr
cvf
X
0,554.0,0211-10-~4795
f
0,1054-3900
-1
24,5,
Тогда
а3=0,023 ^^(^7^)0,45,4770°0,8 • 24,5°'4=530 ккал/мї-час-°С,
6. Определим общий коэффициент теплопередачи (к).
Так как—<2, то вместо формулы (IX, 71), выведенной для цилиндрике
ческой стенки, воспользуемся формулой (IX, 69) для плоской стенки, а» при абсолютно чистой поверхности теплообмена
1
1
к
(т) +~
\ А / ст <*а
1 0.005 1
303 ккал/м "Час-°С.
776
40
530
\
\
\
\
249
I T
- * I
Здесь коэффициент теплопроводности материала стенки трубы (сталь) принят Л—40 ккал/м. час°С\
б) если принять, что с каждой стороны на стенке трубы имеются загрязнения толщиной Ь=0,5 мм, коэффициент теплопроводности которых Х^О, 2 ккал/м. час.°С, го
1
к — ¦
1 /б
X
Ї-да-^ЩобБ-г - 120 ккал/м^час^С.
+ 77Г~~ -\--TTZ-+'
776 1 40 1 0,2 1 530
Таким образом наличие загрязнения значительно снижает значение к. Так как на практике загрязнения в той или иной степени всегда имеют место, примем в качестве расчетного значения w=120 ккал/м2-час*°С. 7. Среднелогарифмическая разность температур. Схема движения потоков:
300 V 220
166 125
-і- -.
134 95 X
ut
-1
По формуле (IX, 82) получаем:
Af6-Af, 134-95
8. Поверхность теплообмена.
Из уравнения (IX, 67) получаем Расчетную формулу для определения,
поверхности нагрева: j ... ... ; .
F= —^f-, м-* - (IX,93)
где Q---количество тепла, переданное через поверхность теплообмена,
ккал/час.
Имеем
O=QrOp=G (Qh-Qk) = 28000/ (163,7-112,7)=-1427000 ккал/час. Тогда
r. 1427Р00
9. Общая полезная длина внутренней трубы. Средний диаметр внутренней трубы
dH+dB 108+98 а= - =*=-= 10о мм.
2 1 2
Поверхность нагрева 1 пор. м внутренней трубы (считая по среднему диаметру)
/-? 14-0,103-1 =0,324 ж.
Необходимая полезна я/длина внутренней трубы
F 105,4
7 = -Ш ^325 -
L
п.Ч .Р
¦ . / - ї
1 > 1. '
250
I
16. ТЕПЛООБМЕН СМЕШЕНИЕМ
Ma нефтеперерабатывающих заводах теплообмен путем смешения применяется главным образом для конденсации паров йоды и нефтепродуктов в так называемых конденсаторах смешения.
Охлаждение горячего потока путем смешения с холодным продуктом применяется также при желании быстро охладить поток для затормаживания или прекращения реакции, например, на выходе из крекинг-печи. В последнем случае наличие шачительной турбулентности потока способствует хорошему перемешиванию горячего и холодного потоков и быстрому пыравниванию их температур. Конечная температура смеси іависит, в основном, от количественного соотношения смеши-наемых потоков и их начальных состояний и определяется тепловым балансом
