Узел теплообменников первой ступени нагрева.

Температура выхода сырой воды нефти из теплообменников определяем по формуле (3.79) [28]

,

где – водяной эквивалент потока стабильной нефти, поступающий в теплообменник, кВт/⁰С;

– водяной эквивалент потока нагреваемой сырой нефти, кВт/⁰С.

– параметр (см.3.80) [28]

;

,

где и – удельные теплоемкости стабильной и сырой нефти при средних температурах в теплообменниках. Согласно задания максимально допускаемой температурой уходящей из установки стабильной нефти является 40⁰С, то есть всегда должно соблюдаться условие .

Определяем температуру стабильной нефти при её поступлении в теплообменники с учётом потерь тепла в окружающую среду

.

Принимаем .

Средняя температура стабильной нефти в теплообменниках

.

Принимаем .

.

Плотность сырой нефти

.

Расход сырой нефти через теплообменники

.

Для определения удельной теплоемкости сырой нефти задаемся её средней температурой в теплообменниках, равной 35⁰С. Для безводной части она составит:

.

Принимаем .

Для содержащейся в ней водной фазы принимаем

.

Массовое содержание воды.

Из полученного значения требуемой величины коэффициента теплопередачи, очевидно: если не устанавливать концевые холодильники, то при числе теплообменников первой ступени нагрева, равном 6 шт. необходимо соответствующими мерами поддерживать условия, при которых средняя величина коэффициента теплопередачи в них будет не менее 100 . Более предпочтительным является другой вариант: установить 8 шт. аппаратов (вместо 6 шт.). Это позволит в процессе работы часть из них (одну пару) выводить в ремонт, в ходе которого можно проводить чистку их трубных пучков. Расчет применительно к этим условиям приводится ниже (см. «Вариант - 2»).

Определим температуру выхода стабильной нефти при коэффициенте теплопередачи в теплообменниках первой ступени нагрева равном 100 .

По формулам (3.78 и 3.79)[28] определяем:

Принимаем

Проверяем тепловой баланс

Баланс практически сходится.

Уточняем температуру выхода нефти из отстойника 4, при входе в который в нее вводится дренажная вода из емкости 16.

Для этой цели определяем температуру сырой нефти после смешения с дренажной водой

где - коэффициент тепловых потерь трубопровода сырой нефти;

- водяной эквивалент потока дренажной воды, кВт/°С;

- температура дренажной воды при вводе в прогретую сырую нефть, °С.

где - коэффициент тепловых потерь отстойника 5.

- то же трубопровода, соединяющего отстойники 5 и 16;

- то же отстойника 16;

- то же трубопровода, соединяющего отстойник 16 с насосом 17;

где - то же трубопровода, соединяющего насос 17 с трубопроводом, соединяющим теплообменники 3 с отстойниками 4.

где - расход дренажной воды, кг/с;

- удельная теплоемкость дренажной воды, кДж/кг°С.

где - доля дренажной воды (согласно условиям задания = 5% от объема сырья).

где - плотность дренажной воды.

Принимаем = 1000кг/м³.

.

Приняв, находим

.

.

Уточненное значение незначительно отличается от принятой первоначально (равной 60°С).

Вариант 2

Для более объективного подхода к выявлению условий эксплуатации теплотехнического оборудования повторяем расчет при количестве включенных в работу теплообменников первой ступени нагрева равном 8 шт., коэффициенте теплопередачи в них равном

90 Вт/м ⁰С. и сохранении остальных условий неизменными

Принимаем = 65 С.

Полученные значения и подтверждают выраженные ранее предположения о возможности поддержания необходимых по технологическим условиям температур рабочих сред. Минимально допускаемым количеством включаемых в работу теплообменных аппаратов в первой ступени нагревах является 6 шт., при условии что

что

коэффициент теплопередачи в них составляет не менее 100 , что наблюдается при относительно регулярных чистках. При загрязнении рабочих поверхностей аппаратов, приводящих к ухудшению теплообмена и соответствующему снижению коэффициента теплопередачи до

значений <100 , необходимо вводить в работу еще одну пару, т.е. количество включаемых в работу аппаратов должно составлять 6....8 шт.