4.2 Расчет сырьевого теплообменника
Тепловой баланс теплообменника
Для нагрева используем тепло отходящих продуктов, в данном случае гидрогенизат. Температура вывода продуктовой смеси из реактора по результатм расчета в пункте 4.1 составила 366,67 С
Тепловой баланс:
, (4.48)
где Q – тепловая нагрузка аппарата, кДж/с;
Gсырья, Gгидр. – количество холодного и горячего теплоносителя, кг/c;
– энтальпия сырья на входе и на выходе из аппарата, кДж/кг;
q366,67 , q300 – энтальпия гидрогенизата на входе и на выходе из аппарата, кДж/кг;
- к.п.д. теплообменного аппарата; принимаем =0,96.
Получаем следующие значения энтальпий потоков по формуле
. (4.49)
q366,67 = 963,33 кДж/кг;
q300 = 749,98 кДж/кг;
qt2 = 455,22 кДж/кг.
Подставляем числовые значение в формулу (4.48):
;
Откуда qt1 = 249,94 кДж/кг при температуре 117,92 0C
Выбираем следующую схему теплообмена:
366,67 0C 300 0C (гидрогенизат)
200 0C 117,92 0C (сырьё + ВСГ+ЦВСГ)
Средний температурный напор определяется по формуле:
, (4.50)
где = 366,67 – 200 = 166,69 °С;
= 300 – 117,92 = 182,08 °С.
Подставляем числовые значения в формулу (4.50):
°С
Поверхность теплообмена определяем из уравнения теплопередачи:
; (4.51)
откуда
. (4.52)
На основании практических данных, принимаем коэффициент теплопередачи К = 200 Вт/м2·К.
Подставляем числовые значения в формулу (4.52):
.
Выбираем кожухотрубчатый теплообменник ГОСТ 14246–79 со следующими параметрами:
-
расположение труб – по вершинам треугольника;
-
длина труб 9000 мм;
-
поверхность теплообмена 196 м2;
-
диаметр труб 20 мм;
-
диаметр кожуха 600 мм;
-
число ходов по трубам – 2.
4.3 Расчет печи п-1
Исходные данные:
Плотность сырья – 790 кг/м3.
Расход сырья – 30,57 кг/с.
Температура сырья на входе в печь – 200 оС.
Температура сырья на выходе из печи – 340 оС.
Рассчитаем долю отгона смесевой фракции при помощи программы ОИДР [6], при следующих параметрах:
- температура на выходе из печи 340 ⁰С,
- давление процесса 3,5 МПа
Результаты расчета процесса однократного испарения представлены в таблице 12
Таблица 12 – Результаты расчета процесса однократного испарения
Наименование параметра |
ОИ |
Ед. изм. |
Массовая доля отгона |
0,5700 |
|
Мольная доля отгона |
0,6594 |
|
Давление |
3,500 |
МПа |
Температура |
375,00 |
°C |
Критическая температура |
517,6 |
K |
Критическое давление |
4,046 |
МПа |
Плотность жидкости |
0,801 |
г/см3 |
Плотность пара |
0,611 |
г/см3 |
Молекулярная масса сырья |
103,9 |
|
Плотность сырья |
0,680 |
г/см3 |
Полезная тепловая нагрузка печи складывается из количества тепла, которое надлежит передать продукту в печи для его нагрева, испарения и перегрева паров и тепла, затрачиваемую на химическую реакцию. Если химическая реакция в печи не происходит, то полезная тепловая нагрузка определяется как:
, (4.53)
где GC – расход продукта, кг/с;
е – массовая доля отгона на выходе из печи;
qtн, qtk, Qtk – соответственно удельные теплосодержания продукта на входе в печь, неиспарившейся жидкости и паров на вы ходе из печи, кДж/кг.
Удельные теплосодержания можно рассчитать по формулам
, (4.54)
, (4.55)
где - относительная плотность;
t – температура, при которой определяется теплосодержание.
Полезная тепловая нагрузка составит
Поверхность нагрева радиантых труб составит:
(4.56)
где - ; принимаем =26
Выбираем трубчатую печь типа ВС
Выбираем ближайший типоразмер ВС 700/12,5.
Рабочая длина радиантных труб 12,6 м.
Количество секций 2.
Тепловая мощность 29,22 МВт