1.19.Уточнёный расчёт гидравлического сопротивления змеевика.

Необходимость уточненного расчета вызвана значительной вероятностью появления газа в потоке нефти вследствие повышения её температуре и снижения давления (по сравнению с давлением при входе в змеевик). Как известно [2, 13,16,26], появление газового фазы может приводить к значительному возрастанию гидравлических потерь.

Требуемое давления при входе в змеевик определяем по формуле:

, Па (15.1)

где - абсолютное давление нефти при выходе из змеевика, Па;

-потери давления на участке испарения, Па;

- то же на участке нагрева радиационной части змеевика, Па;

- то же в конвекционной части, Па;

- гидростатический напор (гидростатическое давления), создаваемое столбом

нефти в змеевике, Па.

Потери давления на участке испарения

, (15.2)

где - давление в начале участка испарения, Па;

- то же в конце (при выходе из змеевика), Па.

Началу участку испарения соответствует сечения змеевика, в котором некоторые компоненты нефти приобретают температуру равную температуре начала испарения соответствующих компонентов. При этой температуре давления насыщенных паров компонентов становится равным давлению в начале участка испарения. Данная величина определяется методом последовательных приближений. Воспользуемся графиком, выражающим зависимость начала испарения легких фракций от давления, построенным для «усердного» состава нефти Ромашкинского месторождения. Задаёмся давлением в начале участка испарения Па .

Данному давлению соответствует температура «закипания» .

Если данная температура выше той, с которой нефть достигает участка, где , это означает, что испарение начинается несколько позднее, то есть на участке более удалённом от входа в змеевик.

Определяем расчётную эквивалентную длину труб радиационной части змеевика

, м, (15.3)

где - полная длина одной трубы, м;

- число труб радиационной части змеевика, шт.;

- коэффициент, учитывающий способ соединения труб.

; .

Принимаем [2, с. 142].

Эквивалентная длина участка испарения

, (15.4)

где - энтальпия нефти начале участка испарения (при ⁰С),кДж/кг;

- то же при выходе из змеевика (при 198⁰С), кДж/кг;

- энтальпия нефти при выходе из змеевика с учётом отгона легких фракций (испарения) при .

Энтальпии нагреваемой жидкости (нефти при перечисленных выше температурах);

;

.

Уточняем значения энтальпии нефти при выходе из змеевика с учётом доли отгона легких фракций (е). Определяем теплоту их испарения

(15.5)

.

Принимаем е=0,03 (3,0%). Энтальпия нагреваемого потока при выходе из змеевика в рассматриваемых условиях составит

.

Давление в начале участка испарения

, (15.6)

где А и В – расчётные коэффициенты.

, (15.7)

где - коэффициент гидравлического сопротивления змеевика;

- плотность сырья при средней температуре на участке испарения, ;

- секундный расход нефти через змеевик, кг/с

, (15.8)

где - средняя плотность паров при давлении 9,81 Па.

[16, с 71].

Принимаем [16, с 71].

Средняя температура нефти участка испарения

.

Плотность нагреваемой жидкости при найденной температуре

;

;

;

Потери давления на участке испарения

.

Потери давления на участке нагрева радиационной части змеевика

, (15.9)

где - длина участка нагрева радиационной части змеевика, м.

(15.10)

Средняя температура нефти на участке нагрева

.

Плотность нагреваемой жидкости

;

.

Средняя расчётная скорость движения

;

Потери давления в конвекционной части змеевика

(15.11)

где - расчётная (эквивалентная) длина змеевика конвекционной части, м;

- средняя скорость движения нагреваемой жидкости, м/с;

- средняя плотность жидкости в конвекционной части змеевика, кг/м³.

, м, (15.12)

где - количество труб, отнесённых к конвективной части змеевика, шт.

.

Средняя температура нагреваемой жидкости в конвекционной части

.

Плотность нагреваемой жидкости

;

;

;

.

Гидростатический напор, создаваемый столбом нефти вследствие перепада высот на участке «выкидная линия насоса - вход в змеевик».

,

где - плотность жидкости, кг/м³;

- ускорения свободного падения, м/с²;

- перепад высот на участке «насос- вход в змеевик», м.

;

.

Принимаем h=12м.

.

Расчётная величина давления необходимого при входе нефти в змеевик при условии, что абсолютное давление при выходе (П_к) составляет 0,2МПа (2кгс/см).

То же избыточное (манометрическое)

.