Расчет граничных температур теплоносителей в узле теплообменников «нефть – нефть»

Принимаем, что в теплообменниках осуществляется противоточное движение теплоносителей. Параметрами, подлежащими определению, являются требуемая условиями баланса температура обработанной нефти при входе в теплообменники и требуемый размер рабочей поверхности теплообменных аппаратов . Для определения неизвестных значений граничных температур составляем уравнение теплового баланса узла теплообменников

,

где коэффициент тепловых потерь (сохранения теплоты);

водяные эквиваленты обработанной и сырой нефти в условиях теплообменников, кВт/

Температура обработанной нефти при выходе из теплообменников с учетом тепловых потерь в окружающую среду должна составить:

где коэффициент тепловых потерь через поверхности трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры на участке между водонагревателем и теплообменниками.

Приняв, находим:

где удельные теплоемкости обработанной и сырой нефти при их средних температурах и в теплообменниках, кДж/кг

расход сырой нефти, кг/с.

Принимаем Величину находим как среднюю арифметическую от и установленных заданием.

Находим удельные теплоемкости безводной нефти при этих температурах:

Удельную теплоемкость сырой нефти вычисляем, приняв удельную теплоемкость воды, содержащейся в сырье, равной

Из уравнения

,

приняв , определяем

Находим требуемую величину суммарной рабочей поверхности теплообменной аппаратуры из уравнения теплопередачи:

где среднее значение коэффициента теплопередачи в теплообменниках, Вт/

средняя разность температур теплоносителей в теплообменниках,

где коэффициент теплоотдачи от обработанной нефти к рабочим поверхностям теплообменников, Вт/

толщина стенок труб пучков, м;

среднее значение коэффициента теплопроводности металла трубных пучков, Вт/м

термические сопротивления отложений на рабочих поверхностях теплообменников со стороны, обработанной и сырой нефти, м

Для определения числовых значений и выявляем характер течения теплоносителей в межтрубном и трубном пространствах теплообменников

где средние скорости движения обработанной и сырой нефти, м/с;

наружный и внутренний диаметры рабочих труб теплообменников, м;

кинематические коэффициенты вязкости обработанной и сырой нефти при температурах и

Согласно полученным значениям и при движении обработанной нефти наиболее вероятным является переходный режим течения, при движении сырой нефти – ламинарный режим. Поэтому для расчета коэффициентов теплопередачи используем формулы (2.133), (2.148) и [28]. Определяем числовые значения параметров сырой нефти, входящих в расчетные формулы.

Средняя расчетная граничная температура (стенок) теплообменников

где и - средние температуры теплоносителей.

Принимаем

где и - плотность безводной нефти и воды при температуре

Принимаем

Принимаем

Примечание. При вычислении принималось

Принимаем (см. табл.3,3) [28] и находим коэффициент теплопередачи

Принимаем, что в теплообменниках движение теплоносителей осуществляется по противоточной схеме, то есть обработанная и сырая нефть движутся встречно. Определяем применительно к рассмотренным условиям среднюю разность температур теплоносителей

Найденным значениям соответствует

Требуемое количество теплообменников

где рабочая поверхность одного аппарата,

Принимаем

Общая расчетная величина рабочей поверхности при принятом количестве теплообменников составит

Уточняем граничные температуры теплоносителей при найденном значении вычислив при уточненном значении

Принимаем

Принимаем

Проверяем соблюдение теплового баланса

Неувязка баланса

Полученные значения и оставляем без изменений.

Для определения температур потоков в различных точках технологической схемы по практическим данным принимаем следующие величины коэффициентов сохранения тепла:

Отстойники (4) и (5)

Отстойник (6)

Электродегидратор

Трубопроводы на участке от электродегидратора до печи

Температура сырой нефти после отстойников (4) и (5)

Температура сырой нефти после отстойников (4) и (5)

Температура сырой нефти после смешения с промывочной водой

где и водяные эквиваленты сырой нефти и промывочной воды при соответствующих температурах.

Пренебрегая содержанием остаточной воды для потока нефти перед смешением с промывочной водой, можно принять

где удельная теплоемкость нефти при температуре

Температура нефти перед поступлением в змеевик печи

Требуемая по условиям теплового баланса температура выхода нефти из змеевика печи

Необходимая полезная тепловая мощность печи

где удельная теплоемкость нефти при средней температуре в змеевике