
- •Руководство по выполнению практических занятий по курсу «Теплотехническое оборудование предприятий нефтяной и газовой промышленности»
- •Предисловие
- •Раздел 1. Расчёт генераторов тепла, используемых в нефтяной промышленности.
- •Поиск наиболее рациональных вариантов реконструкций трубчатых печей пб-20. Общие положения.
- •1.2.Исходные данные.
- •1.3.Последовательность аналитического решения задачи.
- •1.4.Определение линейных скоростей движения нагреваемой жидкости в змеевике.
- •1.5.Расчёт допускаемых тепловых напряжений труб змеевиков.
- •1.6.Приближеный тепловой расчёт продуктового змеевика по заданным температурам.
- •Расчётные величины допускаемых тепловых напряжений змеевиков печи в зависимости от числа потоков, диаметров труб и температур входа и выхода нефти.
- •1.7.Расчёт полезной теплопроизводительности печей по допускаемым тепловым напряжением.
- •1.8.Анализ результатов определения тепловых нагрузок печи по граничным температурам, требуемым условиями технологии, и допускаемым тепловым напряжениям змеевика.
- •Соотношение требуемых и допускаемых полезных тепловых нагрузок ( ) и расчётные температуры выхода потока из змеевика по допускаемым тепловым напряжениям.
- •1.9. Приближенный гидравлический расчёт выбранного варианта трубного змеевика печи.
- •Результаты приближенного гидравлического расчета трубного змеевика в однопоточном исполнении при различных средних температурах и расходов нефти.
- •1.10.Расчёт основных теплотехнических характеристик топлива использованного в печи.
- •Основные теплотехнические характеристики продуктов сгорания топлива при различных температурах и расходов воздуха.
- •Данные по средним молекулярным массам и парциальным давлениям продуктов сгорания топлива.
- •1.11Расчёт теплообмена в топке по методике цкти.
- •1.12.Расчёт теплообмена в топке по методике профессора Белоконя н.И.
- •1.13.Уточнение потребного расхода нефти через змеевик печи.
- •1.14.Тепловой расчёт конвективной части змеевика по методике цкти.
- •1.15.Тепловой расчёт конвекционной части змеевика по методике вниинефтемаШа [26].
- •1.16.Уточнение величин граничных температур теплоносителей в конвективной части.
- •1.17.Расчёт максимальных температур на внутренней и наружной поверхностях труб продуктового змеевика.
- •1.18.Аэродинамический расчёт газоходов печи.
- •1.19.Уточнёный расчёт гидравлического сопротивления змеевика.
- •1.20.Определение необходимой производительности горелок и диаметров расточки их газовых сопел.
- •Расход топлива газа через сопло одной горелки в зависимости от диаметра расточки (Дс) и избыточного давления (р1) при температуре перед соплом (t1) равной 20 0с.
- •1.21.Основные выводы по результатам проведенного поиска.
- •1.22. Рекомендация и предложения по монтажу и эксплуатации печи.
- •Раздел 2. Тепловой расчёт технологических установок промысловой подготовки нефти [28].
- •2.1 Общие положение теплового расчёта.
- •Источник тепла
- •2.2.Пример теплового расчёта технологической установки термохимического обезвоживание и обессоливание нефти (тху)
- •Межтрубное пространство
- •Трубное пространство
- •Расчет граничных температур теплоносителей в узле теплообменников «нефть – нефть»
- •2.3Пример теплового расчета установки комплексной подготовки нефти (укпн). [28].
- •Узел теплообменников первой ступени нагрева.
- •Средняя температура стабильной нефти в теплообменниках
- •Блок стабилизации
- •Выбор генератора тепла.
- •Расчет потребного расхода нефти через змеевик печи.
- •Требуемая температура нагрева нефти в печи.
- •Расчет потребной тепловой мощности и температуры нагрева нефти в печи с учетом испарения остаточной воды.
- •2. Определение потребной тепловой мощности печи и температуры нагрева нефти при .
- •3. Определение, потребной мощности печи и температуры нагрев нефти при , .
- •Литература.
- •Содержание.
1.3.Последовательность аналитического решения задачи.
Поставленная цель при рассмотренных исходных условиях может, быть достигнута при осуществлении приведенных ниже действий в соответствии с указанной ниже последовательностью.
1.По расходам нефти, указанным в задании, вычисляются средние линейные скорости её движения в змеевиках, изготовленных из труб, диаметры которых указаны в задании.
2.Выбираються диаметры труб в наибольшей степени, отвечающие поставленным условиям, исходя из критериев оценок, применяемых в подобных случаях [2,9,12,13,26].
3.Вычисляются допускаемые тепловые напряжения стенок труб змеевика и по их значениям определяются допускаемые полезные тепловые нагрузки печи.
4.При найденных значениях тепловых нагрузок из условия теплового баланса вычисляются и температуры нагрева потока нефти в змеевике.
5. При недостаточности полученной температуры подбирается соответствующий расход нефти, при котором обеспечивается температура, удовлетворяющая условиям задания (технологии).
6.При найденной величине расхода проводится гидравлический расчет змеевика; определяются допускаемые тепловые напряжения с целью выявления тепловосприятия змеевика от продуктов сгорания топлива.
7.Для варианта, рассмотренного в п.6, проводятся теплотехнические расчёты, с учётом состава применяемого топлива, линейных размеров и геометрии топки, условий работы газоходов печи.
8.Проводится уточненный гидравлический расчет змеевика с учётом вероятности двухфазного движения, нагреваемого потока нефти.
9.На основе анализа полученных результатов формируется выводы.
1.4.Определение линейных скоростей движения нагреваемой жидкости в змеевике.
Средние линейные скорости движения определяем из соотношения:
,
м/с (1.1)
где
-
объем нефти, при средней температуре
проходящий
через один поток
змеевика,
;
-
живое сечение одного потока змеевика,
.
,
,
(1.2)
-
расход нефти при температуре
,
;
-
температурный коэффициент изменения
объёма нефти,
.
Полученные по формуле (1.1) значения скоростей сводим нижеследующую в таблицу
Таблица
Расход нефти V, |
Средняя скорость
движения,
|
|||
Диаметр трубы 60,3 мм |
Диаметр трубы 101,6 мм |
Диаметр трубы 102 мм |
Диаметр трубы 152 мм |
|
60 200 |
8,4 27,92 |
2,64 8,815 |
3,15 10,53 |
1,148 3,82 |
Из рассмотрения представленных выше данных, очевидно, что вариантами, заслуживающими, рассмотрения является:
1.труба
,
,
однопоточное исполнение змеевика.
2.труба
,
,
двухпоточное исполнение змеевика.
В
первом случае скорость будет несколько
выше приемлемых значений (1….3
),
во втором случае находится допускаемых
пределах, т.к.
.
Однако, без приведение гидравлических и тепловых расчётов, позволяющих выявить гидравлическое сопротивление змеевика и температура нагрева, окончательный выбор варианта не может быть произведён.