1305
.pdfзации (250° С), второй раз — на НПЗ (350 -г- 600° С), на что нера ционально расходуется огромное количество топлива;
2) вязкость глубокостабилизированной нефти в 3—3,5 раза выше вязкости нефти, прошедшей обычную сепарацию; следовательно, затраты энергии на транспорт глубокостабилизированной нефти больше, чем нефтей меньшей вязкости;
3) глубокая стабилизация нефти отрицательно сказывается на бензиновом потенциале, т. е. на выходе бензина при получении его на НПЗ.
§ 12. ВОЗМОЖНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИОННЫХ УСТАНОВОК
Выше отмечалось, что глубокая стабилизация нефти, призван ная обеспечивать нефтехимическую промышленность сырьем, осу ществляется на специальных установках, рассчитанных на высокие температуру (250 ч- 300° С) и давление (0,588 -4- 0,685 МН/м2 = = 6-4-7 кГ/см2). Принципиальная технологическая схема стабили зационной установки приведена на рис. 83.
Установка построена в НГДУ Первомайиефть на площади Мухановского месторождения и предназначена для комплексной обработки нефти угленосных горизонтов Мухановского, Михайловского, Дмит риевского и других прилежащих месторождений.
В комплекс подготовки нефти на этой установке входят про цессы обезвоживания до 0,3% пластовой воды, обессоливания до 30 мг/л и стабилизации с отбором 40% пентанов от потенциала их в исходной нефти.
Нефть с промысла, где она предварительно проходит первую ступень сепарации при давлении 0,588 МН/м2 (6 кГ/см2), поступает в концевые совмещенные сепараторы 1, в которых при атмосферном давлении происходит окончательное разделение ее от газа. Разгазированная нефть с концевых сепараторов поступает на прием сырь евых насосов 2, которыми через теплообменники 3 и отстойники 4 подается в сферические электродегидраторы 5. В теплообменниках сырая нефть нагревается до температуры ~ 100° С за счет тепла стабильной нефти. Перед отстойниками в струю сырой нефти вводятся деэмульгатор и горячая пластовая вода, сбрасываемая с электро дегидраторов. Технологически более правильно было бы, если бы деэмульгатор подавался на прием сырьевого насоса 2, а пластовая вода, сбрасываемая с электродегидраторов J, поступала бы в при емные линии концевых совмещенных сепараторов 1. Это мероприятие позволило бы за счет использования горячей воды и содержащегося в ней деэмульгатора предварительно отделить От нефти уже в кон цевых сепараторах значительно больший [процент воды, чем это достигается при работе установки в соответствии с приведенной схемой.
Подогретая нефть, обработанная деэмульгатором и водой, по ступает в отстойники, в которых и происходит отделение основного
231
количества пластовой воды. Эта вода сбрасывается через промежу точную емкость 9 и очистные сооружения, а обезвоженная нефть поступает в сферические электродегидраторы 5 промышленной ча стоты системы Московского нефтеперерабатывающего завода. В нефть перед подачей ео в электродегидраторы 5 вводится через смеситель ный клапан подогретая пресная вода с деэмульгатором.
В электродегидраторах нефть подвергается интенсивному воз действию электрического поля, благодаря чему образовавшаяся эмульсия разрушается.
Нефть отводится с верха электродегидратора, а вода подается насосом 8 в струю сырой нефти после теплообменников 3.
Рис. 83. Принципиальная технологическая схема стабилизационной установки в ПГДУ Первомайнефть Мухайовского месторождения.
1 — концевые сепараторы; 2 , 8, ю, 1 5 , 1 |
6 , 1 9 , |
2 1 , 2 6 — насосы; з, и |
— теплообменники; 4 —■ |
||||
отс.ойннкн; 5 — электродегпдраторы; |
6 , 7, |
9 — промежуточные |
емкости; 12 — стабилиза |
||||
ционная колонна; 13, |
23 |
— конденсаторы-холодильники; |
1 4 , 24 |
— сепараторы; 17 — узел |
|||
защелачивания; |
i s |
и 2 5 — емкости для бензина; |
2 о — печь; 22 — компрессор. |
||||
Линин: 1 — сырая нефть; |
II — товарная нефть на стабилизацию; |
|
III — стабильная нефть; |
||||
IV — деэмульгатор; V — пресная вода; VI — газ; VII — щелочь; |
VIII — компрессионный |
||||||
|
|
бензин: I X |
— нестабильный |
бензин. |
|
|
|
Обессоленная и обезвоженная нефть поступает в промежуточную |
|||||||
емкость 6, откуда |
забирается насосами 10 и подается через тепло |
обменник 11 в стабилизационную колонну 12. В теплообменниках обезвоженная и обессоленная нефть за счет тепла -отводимой стабиль ной нефти (210° С) подогревается до температуры зоны питания стабилизационной колонны. Парогазовая смесь верхнего продукта и орошения с верха колонны 12 с температурой 80° С поступает в кон денсаторы-холодильники 13 п охлаждается; при этом большая часть углеводородов конденсируется и отделяется от оставшегося газа в сепараторе 14, куда также поступает компрессионный бензин, образовавшийся прп компримировании газов концевой ступени се парации 1. Из сепаратора 14 часть бензина забирается насосом 15 н подается на верх стабилизаторов в качестве орошения, а оставшаяся часть как товарный продукт перекачивается насосами 16 через узел защелачивания 17 в емкость бензина 18.
Для поддержания температуры низа колонны (260° С) предусма тривается циркуляция части стабильной нефти при помощи насосов 19 через печь 20. Стабильная нефть вторым потоком с низа колонны под остаточным давлением поступает через теплообменники 11 на прием насоса 21. В теплообменниках стабильная нефть, отдавая свое тепло обессоленной и обезвоженной нефти, охлаждается до 137° С. Затем стабильная нефть с этой температурой подается через сырьевую
группу теплообменников 3, в которых она охлаждается |
до |
40— |
||||||
45° С и следует в резервуары товарной нефти. |
|
|
|
|
|
|||
Основными аппаратами установки являются: |
|
|
м2 X 2 |
|||||
кожухотрубчатые |
теплообменники поверхностью 450 |
|||||||
каждый (всего 32 пары); |
|
|
V = 600 м3 |
и |
р = |
|||
сферические отстойники диаметром 10,5 м, |
|
|||||||
= 8 кГ/см2; |
|
|
|
|
|
|
|
|
четыре сферических электродегидратора промышленной частоты |
||||||||
производительностью |
от 5000 до |
7500 м3/сутки |
каждый; |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 23 |
|||
Показатели |
|
Единица |
Количество |
В том числе |
||||
|
измерения |
по стабили |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
зации |
|
Поступающая нефть |
|
тыс. т/год |
|
9860 |
|
6638,5 |
||
Стабильная нефть ................... |
» |
|
6638,5 |
|
||||
Получаемый нестабильный бензин |
» |
|
261,5 |
|
261,5 |
|||
Расходные показатели: |
|
|
|
|
|
|
|
|
свежаявода на обессоливание и попол- |
м3/ч |
|
262 |
|
137 |
|||
нение оборотной системы |
|
|
||||||
приготовление реагентов |
» |
|
24,5 |
|
23,8 |
|||
Электроэнергия: |
|
|
|
|
6121,0 |
|
2813,0 |
|
на технологические блоки |
КВТЧ |
|
|
|||||
на оборотное водоснабжение |
» |
|
650,0 |
|
607,0 |
|||
на компрессорную |
|
» |
|
1328,0 |
|
— |
|
|
на прочие объекты |
|
» |
|
590 |
|
190 |
||
Деэмульгатор (НЧК) |
|
т/ч |
|
4,76 |
|
— |
|
|
Топливный газ |
|
|
м3/ч |
|
9930 |
|
6340 |
|
Суперфосфат . . |
|
|
кг/сутки |
|
417 |
|
— |
|
Каустическая сода |
|
|
кг/ч |
|
44 |
|
44 |
|
Капитальные вл о ж ен и я................... |
тыс. руб. |
|
9012,8 |
|
2414,0 |
|||
Капитальные вложения на 1 т нефти: |
руб. |
|
0,57 |
|
|
|
||
исходной . |
. . . . |
' |
|
|
— |
|
||
стабильной |
|
» |
|
1,34 |
|
— |
||
Эксплуатационные расходы |
тыс. руб. |
|
4424 |
|
1310 |
|||
В том числе по установке |
|
» |
|
4125 |
|
1310 |
||
Эксплуатационные расходы на 1 т исход- |
руб. |
|
0,45 |
|
|
|
||
ной нефти .................................. |
|
|
— |
|
||||
Себестоимость подготовки 1 т нефти |
» |
|
0,43 |
|
— |
|
||
Металловложения на' установку |
т |
|
6000 |
|
2500 |
|||
В том числе: |
|
|
» |
|
3650 |
|
1600 |
|
аппаратура |
|
|
|
|
||||
трубопроводы . . |
|
» |
|
150 |
|
50 |
||
металлоконструкции |
|
» |
|
2200 |
|
850 |
233
стабилизационная колонна, состоящая из нижней колонны диа метром 4,2 м и верхней колонны диаметром 3,4 м;
четыре трубчатые печи ПБ-20 теплопроизводительностью 20 млн. ккал/ч каждая, предназначенные для поддержания темпе ратуры низа колонны и температурного режима установки.
В табл. 23 приведены расчетные технико-экономические пока затели описанной выше установки [20].
Анализ таблицы показывает, что расходы, связанные с глубокой стабшшзицией нефти, выполняемой на площади месторождения, достигают больших величин. Поэтому можно ограничиваться про ведением стабилизации нефти на таких температурных режимах, которые позволяли бы получать лишь углеводороды, являющиеся при нормальных условиях газами. Для разных нефтей такие темпе ратурные режимы будут, естественно, разными.
На рпс. 77 была приведена примерная схема технологической установки по обезвожпваппго, обессоливанию и стабилизации нефти, работающая на режиме высокотемпературной сепарацпп, которая отличается от установки, описанной выше, простотой п сравнительно невысокими температурными режи мами. Описание работы этой установки приведено на стр. 218.
Сделаем расчет состава углеводородов, которые можно получить из нефти прп нагревании ее до 100° С, т. е. на установке, приведенной на рис. 77. С этой целью продолжим пример расчета^ который был сделан на стр. 123 для обычной сепарацпп газа прп температуре нефти 16° С. В данном случае температура нефти в теплообменниках доводится до 100° С и прп этой температуре нефть поступает в сепаратор с атмосферпым давлеппем. Расчет проводим по уравне нию (IV.14). Упругость паров летучих углеводородов прп 100° С (см. рпс. 82): метан — весь в газовой фазе; этан — 14,7 МН/ма (150 кГ/см2); пропан — 3,92 МН/м3 (40 кГсм2); бутаны — 1,86 МН/ма (19 кГ/см2); пентаны — 0,685 МН/м2 (7 кГ/см9); гексан — 2,8 кГ/сма. Составим уравнение концентраций для каждого углеводорода с пспользованнем данных столбца 2 приведенной ранее табл. 9:
|
8.58 • 150 |
|
У'2~ |
100+149JV |
» |
|
10,02 • 40 |
|
Уз~ |
100+ 39ЛГ |
’ |
|
5,55 • 19 |
|
Уа |
100+ 18ЛГ ; |
|
Уь |
5,0-7 |
|
100+6JV » |
|
|
_ |
11,25-2,8 |
— |
Уб |
100+ 1.8JV |
‘ |
Подбор величины .V сведен в табл. 24.
Составим материальный баланс в молях на 100 молей пластовой нефти (табл. 25).
В последнем столбце табл. 25 помещены данные состава нефти, нагретой до 100° С. Данные этп показывают, что в нефти, пагретой до 100° С, остается незначительный процент углеводородов, которые при нормальных условиях являются газамп п которые прп транспорте пефти по негерметпзпрованноп си стеме могут теряться.
234
|
|
|
Т а б л и ц а 24 |
Компонент |
N = 20 |
N = 2 5 |
N =33,1 |
Этан . |
0,417 |
0,345 |
0,250 |
Пропан |
0,455 |
0,372 |
0,280 |
Бутаны |
0,230 |
0,191 |
0,150 |
Пентаны |
0,158 |
0,140 |
0,117 |
Гексаны |
0,229 |
0,213 |
0,203 |
Итого |
1,489 |
1,261 |
1,00 |
В исходной нефти пропан и бутаны составляли 10,02 4- 5,55 = 15,57%, в нефти же, нагретой до 100° С, этих углеводородов осталось лишь 0,76 4- 0,59 = = 1,35%. Таким образом, после нагрева нефти до 100° С в ней остается пропан-
- |
1,35-100 |
0 „_0/ |
от потенциала. |
|
|
бутанов только — - __— = |
8,67% |
|
|||
|
15|57 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 25 |
|
Молярный |
Выделившийся газ в сепараторе |
|
||
Компонент |
|
|
|
Оставшаяся нефть |
|
состав пласто |
молярная |
|
(2) - ( 4 ) |
||
|
вой нефти, % |
моли N 22,5 -(3) |
|
||
|
|
концентрация |
|
||
1 |
2 |
|
3 . |
4 |
5 |
Азот |
3,67 |
|
|
3,67 |
|
Метан |
15,25 |
|
— |
15,25 |
— |
Этан . |
8,58 |
|
0,250 |
8,28 |
0,30 |
Пропан |
10,02 |
|
0,280 |
9,26 |
0,76 |
Бутаны |
5,55 |
|
0,150 |
4,96 |
0,59 |
Пентаны |
5,00 |
|
0,117 |
3,86 |
1,14 |
Гексаны . . |
11,23 |
|
0,203 |
6,71 |
4,52 |
Нефтяной оста- |
40,70 |
|
— |
— |
40,70 |
ток |
|
||||
|
100,0 |
|
1,00 |
2iV = 51,99 |
48,01 |
Институт Гипровостокнефть на основании анализа фактиче ского материала проектных разработок произвел расчет капитальных и эксплуатационных затрат на подготовку нефти на период с 1971 по 1975 г., приняв добычу нефти на последний год в 487 млн. т. Данные этих расчетов приведены в табл. 26 (в млн. руб).
Из данных этой таблицы следует, что наименьшие капитальные затраты на подготовку нефти обеспечиваются по первому варианту,
по второму они больше, чем по первому, на 34%, а |
по третьему |
||
(с четкой |
ректификацией) — более |
чем 2,2 раза. Однако, первым |
|
вариантом |
не предусматривается |
горячая - сепарация |
нефти, без |
235
|
|
|
Т а б л и ц а 26 |
|
|
|
|
Всего капи |
В том числе |
^Вариант |
Степень подготовки нефти |
на строи |
||
тальных |
тельство |
|||
|
|
|
затрат |
установок |
I |
Обезвоживание до 0,5%, обессоливание на |
399,5 |
179,7 |
|
II |
действующих установках.......................... |
|||
Подготовка по ГОСТ 9965-62, т. е. обезвожи- |
535,5 |
297,0 |
||
III |
вание 0,1—0,2% , обессоливание 40 мг/л |
|||
Подготовка по ГОСТ 9965-62 плюс: |
90.7,8 |
577,5 |
||
|
стабилизация с четкой |
ректификацией |
||
|
стабилизация с горячей |
сепарацией |
603,7 |
326,0 |
которой возможны потери легких фракций. Для осуществления горя чей сепарации капитальные вложения составляют 603,7 — 535,5 = = 68,2 млн. руб.
Таким образом, и в этом случае затраты по первому варианту
будут 399,5 + 68,2 = 467,7 млн. руб., |
что |
значительно меньше, |
|
чем по другим сравниваемым вариантам. |
|
высоко |
|
На нефтестабилизационных установках, работающих на |
|||
температурных режимах, получаются |
два продукта: нестабильный |
||
бензин и неконденсируемые газы. Основная часть расходов |
нефте |
||
стабилизационных установок приходится на себестоимость |
неста |
||
бильного бензина, которая определяется главным образом |
методом |
||
и глубиной отбора легких и тяжелых углеводородов. |
|
||
§ 13. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ |
РАСЧЕТА |
|
|
ТЕПЛООБМЕННОЙ АППАРАТУРЫ1 |
|
||
При проектировании обезвоживающих и стабилизационных уста |
новок чаще всего приходится рассчитывать необходимое количество тепла для подогрева нефти, расход электроэнергии, воды и хими ческих реагентов. Наибольшую сложность в этих расчетах предста вляет определение необходимого количества тепла для подогрева нефти и поверхности теплообменной аппаратуры.
Введем основные понятия и определения по расчету теплообмен ной аппаратуры.
Различают три вида теплообмена — теплопроводность, конвек цию и излучение (радиация, лучеиспускание).
Теплопроводностью называется процесс распространения тепла путем колебательного движения частиц при их взаимном соприкос новении без относительного перемещения.
1 Для более полного изучения материала по данному вопросу рекомендуется книга К. Ф. Павлова и др. «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии». Л., изд-во-«Химия», 1970, а также книга Т. Хоолера «Теплопередача и теплообменники». М., Госхпмпздат, 1961.
23Г.
Конвекция — распространение тепла путем переноса его жид кими или газообразными частицами, т. е. частицами, перемещающи мися относительно друг друга.
Процесс распространения тепла путем электромагнитных коле баний, вызываемых лучистой энергией, называется тепловым излу чением или лучеиспусканием.
При проектировании указанных выше установок приходится иметь дело с двумя первыми процессами передачи тепла — тепло проводностью и конвекцией.
1. Закон распространения тепла путем теплопроводности впер вые был открыт Фурье и имеет следующую математическую запись:
|
Q = - X ^ - .F 'i, |
|
(VI.39) |
т. е. при теплопроводности количество |
переданного |
тепла (в Дж) |
|
в единицу времени пропорционально коэффициенту X, температур |
|||
ному градиенту |
и площади сечения |
потока F, |
направленной |
перпендикулярно распространению тепла. Если количество передан ного тепла отнести к единице площади сечения и единице времени, то выражение (VI.39) можно записать так:
q ■— - у - = — X |
= — Xgrad t Дж/м2-сек или Вт/(м-°С). |
|
(VI.40) |
Величина X в данном уравнении — коэффициент теплопровод ности, характеризующий способность вещества проводить тепло. Размерность X:
_0_
Х = 1 Д ж / ( м 2• сек • ) = Вт/(м • °С).
Д п
Соотношения между этими двумя единицами измерения коэф фициента X можно найти в табл. 8 приложения 1.
Коэффициент теплопроводности X в основном зависит от природы, структуры, влажности и температуры материала.
Количество тепла Q, передаваемого через плоскую стенку, про
порционально поверхности стенки F (м2), |
времени т (сек.), темпера |
|
турному перепаду А* (град.) и обратно |
пропорционально |
толщине |
стенки б (м), т. е. |
|
|
Q = ^ - F x A t Дж. |
(VI.41) |
Величину Х/Ь (Вт/(м2-°С) принято называть тепловой проводи мостью стенки, а обратную ей величину Ь/Х (м2-°С/Вт) — термиче ским сопротивлением стенки.
237
Количество тепла Q, передаваемого через цилиндрическую стенку, можно определить из формулы (VI.39), подставляя вместо F значе ние поверхности трубы:
|
Q = |
- l F - ^ r = |
- Х-2nrl-^r. |
|
(VI.42) |
||||||
Интегрирование уравнения (VI.42) дает |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
t = |
- |
Q |
In г 4 С. |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
2nlX |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подставляя в данное уравнение гранич |
|||||||||
|
|
ные значения переменных (при r = |
r 1 t = t ± |
||||||||
|
|
и при г = т*2 |
t = |
12) и исключая постоянную |
|||||||
|
|
С, получаем |
|
|
{ti_ |
h ) _ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
(? = |
_2яи |
(VI.43) |
||||
|
|
|
|
|
|
In |
d2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
di |
|
|
|
|
|
|
где I — длина трубы в м; d2n d i — наруж |
|||||||||
|
|
ный и внутренний диаметры трубы; t t и t 2— |
|||||||||
|
|
температура |
на внутренней и наружной по |
||||||||
|
|
верхности трубы в °С (или °К). |
как |
при |
|||||||
|
|
Формула |
(VI.43) справедлива |
||||||||
|
|
11 > |
t 2, так и при |
t 2^> |
t t. |
|
|
|
|||
Рио. |
84. Схема теплопере |
П р и й 2/ ^ 1<^2 |
расчет теплопроводности |
||||||||
дачи |
через цилиндрическую |
цилиндрической стенки без |
особой погреш |
||||||||
|
стенку. |
ности можно производить |
по формуле |
для |
|||||||
плоской стенки, т. е. по формуле (VI.41), |
а также (VI.48). |
|
|||||||||
|
2. При конвективном теплообмене процесс передачи тепла от жид |
||||||||||
кости или газа твердой стенке |
носит сложный характер |
и зависит |
прежде всего от режима движения этих флюидов. Основной перепад температуры при турбулентном режиме движения происходит в по граничном слое жидкости. Это означает, что термическое сопроти вление Ь/Х пограничного слоя среды играет решающую роль в про цессе теплоотдачи (рис. 84). Поэтому увеличение степени турбулент ности, приводящее к уменьшению толщины пограничного слоя б,
способствует более интенсивной теплоотдаче. В этом |
случае про |
цесс теплоотдачи рассчитывается по формуле Ньютона |
|
Q = acF(tx - t c), |
(VI .44) |
согласно которой количество переданного тепла Q пропорционально поверхности теплообмена F и разности температур между основной массой жидкости и стенкой. Интенсивность процесса здесь опреде ляется коэффициентом теплоотдачи через соприкосновение а с, раз мерность которого выражается в Вт/(м2-°С).
Исследованиями установлено, что коэффициент теплоотдачи а с зависит от ряда факторов: средней скорости потока, размеров и формы аппарата, физических свойств жидкости, температуры жидкости t.K и температуры стенки tc.
238
Величина коэффициента теплоотдачи определяется по формуле
ас = Nu - j - , |
(VI.45) |
где Nu — критерий Нуссельта, характеризующий процесс тепло обмена между теплоносителем и стенкой; X — коэффициент тепло проводности; d — диаметр трубы.
В свою очередь критерий Nu является сложной функцией, за висящей для конвективного теплообмена от критерия Рейнольдса Re, критерия Грасгофа Gr и критерия Прандтля Рг, т. е.
|
Nu = /(Re, Gr, |
Pr); |
Re = wd |
Pr = v C p |
Gr d3g P At. |
Критерий Прандтля характеризует отношение вязкостных и тем пературопроводных свойств теплоносителя, а критерий Грасгофа — отношение сил молекулярного трения и подъемной силы, обусловлен ной различием плотностей в отдельных точках неизотермического потока.
В приведенных выражениях w — скорость жидкости в м/сек; d — диаметр трубы в м; v — вязкость жидкости в м2/сек; g — уско рение силы тяжести в м/сек2; Р — коэффициент объемного расшире ния в 1/°С; С — удельная теплоемкость в Дж/(кг-°С) или (во вне системных единицах) в ккал/(кг -°С); р — плотность жидкости в кг/м3.
Обработка опытного материала позволила М. А. Михееву и и И. М. Михеевой [41] получить (для ламинарного течения любой жидкости) формулу для определения критерия Нуссельта в следу ющем виде:
Nu - 0,15 R eo ^P r^G r";1 ( 4 ^ ) ° ’25 |
(VI.46) |
|
Для турбулентного |
режима (Re > 104) |
|
Nu = |
0,021 Re&8Pr°.43 ( ^ ) ° * 26 |
(VI.47) |
f Для газов Pr = const, а Ргж/Р гс = 1, и поэтому все приведенные выше расчетные формулы упрощаются.
Таким образом, мы рассмотрели раздельно перенос тепла пу тем теплопроводности и конвекции. В действительности же эти два процесса часто протекают одновременно и действуют совместно, поэтому количественной характеристикой этого совместного про цесса принято считать коэффициент теплопередачи.
Коэффициентом теплопередачи К определяется количество тепла, передаваемого через единицу поверхности в час от одной жидкости к другой при разности температур между ними в один градус. Коэф фициент теплопередачи К для плоской многослойной стенки при
239
установившемся режиме |
теплового потока определяется |
по следу |
ющей формуле: |
|
|
К = --------- |
-------------- Вт/(М».°С). |
(VI.48) |
1
Коэффициент теплопередачи через цилиндрическую стенку опре деляется по формуле
|
к = — - — Т Г Ж ------ Г " B t/(m2' oc)* ’ |
(v i -49> |
|||
|
V-I DX |
2Х |
/ > i |
а 2 / > 2 |
|
где |
— коэффициент |
теплоотдачи |
от горячей жидкости |
к стенке |
трубы в Вт/(м2-°С); а 2 — коэффициент теплоотдачи от стенки трубы
к нагреваемой жидкости или во внешнюю среду в |
Вт/(м2-°С); Di |
||
и D 2 — внутренний и наружный диаметры трубопровода в м; 1 — |
|||
коэффициент теплопроводности в Вт/(м*°С). |
|
||
Для многослойной цилиндрической стенки |
|
||
К = ------------ ------- 1---------------------- |
(VI.50) |
||
- J — + У |
J L |
in -®<И- -I----- — |
|
l |
2Kt |
Dt ' a2D{+1 |
|
Расчетная формула теплопередачи для стационарного режима |
|||
имеет следующий вид: |
|
|
|
Q = K F ( t 1- t z) Вт*. |
(VI.51 ^ |
При проектировании новых теплообменных аппаратов могут быть поставлены три следующие задачи: 1) определение поверхности на грева F, необходимой для передачи заданного количества тепла Q от горячего теплоносителя к холодному; 2) расчет количества тепла Q, передаваемого через известную поверхность нагрева F, и 3) на хождение конечных температур теплоносителей, если известны ве личины F и Q.
Во всех расчетах основными являются уравнение (VI.51) и урав
нение теплового баланса: |
|
|
|
|
|||
|
|
Q = М 1С1( |
- |
Г„) = М 2Сг («„- |
<„), |
(VI.52) |
|
где |
Q — |
количество тепла в кДж/сек; М i и М 2 — массовые расходы |
|||||
горячего и холодного теплоносителей в кг/сек; |
Тн и |
Тк, а также |
|||||
tn и tK— начальные и |
конечные температуры |
горячего и холод |
|||||
ного |
теплоносителей; |
Сt |
и |
С2 — теплоемкости теплоносителей |
|||
в кДж/(кг-°С). |
|
|
|
|
|
||
* При |
расчетах следует |
пользоваться соотношениями, |
приведенными |
||||
в табл. 4, 5 и 8_из приложения |
1. |
|
|
240