Источник тепла

В качестве генератора тепла могут быть выбраны трубчатые печи типа ПТБ-10 конструкции СПБК «Саратовнефтегаз» или типа А2Б2 конструкции «ВНИИнефтемаш» (старое обозначение ПБ-9). Номинальные величины полезных тепловых мощностей названых печей составляют соответственно 11600 кВт (10 Мккал./ч) и 10400 кВт (9 Мккал./ч).

2.2.Пример теплового расчёта технологической установки термохимического обезвоживание и обессоливание нефти (тху)

Задание: Провести расчет установки термохимического обезвоживания и обессоливания нефти, принципиальная технологическая схема, которая изображена на рис.2, применительно к условиям заданного технологического режима.

1. По результатам расчета определить

А. Требуемые количества теплотехнического оборудования.

Б. Потребную мощность источника тепла.

В.Тип и марку генератора тепла серийного изготовления.

2. Условия работы объекта (из технологической карты установки)

Сырая нефть.

Расход млн. тонн в год.

Температура при входе на установку

Среднее водосодержание (по объему) %.

Плотность безводной нефти кг/ .

Температуры в технологической цепи:

нефть в отстойной аппаратуре: не менее

промывочная пресная вода

обработанная нефть при выходе из установки – не выше

Расход промывочной воды х = 7% от массы безводной нефти.

3. Располагаемое теплообменное оборудование:

Теплообменники: кожухотрубчатые с плавающей головкой, с четырьмя ходами по трубному пространству; рабочая поверхность одного аппарата составляет 450

Генераторы тепла: трубчатые печи типа ПТБ-10 конструкции СПКБ «Саратовнефтегаз» и конструкции «ВНИИнефтемаш».

Расчет

1.Принимаем следующие условные обозначения температур:

при поступлении нефти на установку;

после теплообменников (3);

после отстойной аппаратуры (4) и (5);

после смешения нефти с промывочной водой;

после отстойной аппаратуры (6) и электродегидратора (7);

при поступлении в змеевик печи(8);

при выходе из змеевика печи(8);

при входе обработанной нефти в теплообменники (3);

то же при выходе из теплообменников (3);

при входе нефти в водонагреватель(10);

то же при выходе из водонагревателя(10);

при входе промывочной воды в водонагреватель(10);

при выходе промывочной воды из водонагревателя(10).

Определение граничных температур потоков в водонагревателе

Принимаем, что в водонагревателе осуществляется прямоточное движение теплоносителей (вода и нефть двигаются встречно). Для данной схемы движения используем формулу [28]

где

.

где водяные эквиваленты потоков нефти и воды в водонагревателе, кВт/

еxp- экспонента;

коэффициент теплопередачи в водонагревателе, Вт/

Приближенное значение температуры воды при выходе ее из водонагревателя определим из теплового баланса

где

где расход и средняя удельная теплоемкость товарной нефти в водонагревателе, кг/с , кДж/кг

Пренебрегая содержанием остаточной воды, расчет ведем по формуле:

кг/с,

где массовое водосодержание сырой нефти;

число дней работы установки в году, дн. (на основании практических данных принимаем );

24 – число часов в сутках, час;

3600 – число секунд в течение одного часа, с.

где плотность воды, содержащейся в сырой нефти, кг/

Принимаем кг/

Значение определяем, задавшись средней температурой нефти в водонагревателе равной 35

где расход промывочной воды, кг/с;

средняя удельная теплоемкость промывочной воды в условиях

водонагревателя кДж/кг⁰С

Принимая, среднюю температуру воды в водонагревателе равной 25 находим по формуле [28]

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле [28]

где коэффициенты конвективной теплоотдачи со стороны нефти и воды, Вт/

толщина стенки рабочей трубки трубного пучка, м;

коэффициент теплопроводности металла трубок, Вт/м

термические сопротивления загрязнений поверхностей рабочих трубок со стороны нефти и воды, м

По паспортным данным уточняем технические данные теплообменника: кожухотрубчатый теплообменный аппарат с плавающей головкой, рабочими трубами 25х2,5 мм длиной

l = 6 м, расположенными в трубной доске по треугольнику, с сегментными перегородками. Рабочая поверхность число ходов по трубному пространству 4, живое сечение одного хода в трубном пространстве в межтрубном пространстве толщина стенки трубки

По таблице 2.1 находим [28];

По таблице 3.3 принимаем [28].

Для нахождения числовых значений коэффициентов теплопередачи предварительно выявляем характер движения теплоносителей по величине числа Рейнольдса, применительно к следующим условиям: в трубном пространстве движется вода, в межтрубном – нефть. Это обусловлено тем, что интенсивность образования отложений со стороны воды (сырой, не умягченной) выше, чем со стороны нефти, прошедшей обработку.