1.5.Расчёт допускаемых тепловых напряжений труб змеевиков.

Допускаемые тепловые напряжения определяются в зависимости от следующих факторов:

- длительно допускаемой температуры метала труб;

- качества нефти;

- условий теплообмена между продуктами сгорания топлива и наружной поверхностью метала труб змеевика, в том числе и от распределения температур в топочном объеме;

- условий теплообмена между металлом труб змеевика и потоком нефти.

Согласно [26] средняя величина допускаемого теплового напряжения может быть определена по формуле:

, , (2.1)

где , - допускаемые тепловые напряжения на начальном и конечном участках

змеевика, .

- коэффициент, учитывающий отклонения распределение тепловых потоков от линейного закона.

Согласно [26,с.27] принимаем (среднее между минимальным и максимальным значениями).

Согласно [26,с.26] допускаемые тепловые напряжения определяем по формуле

, , (2.2)

где - допускаемая температура материала змеевика трубы на входном участке, ;

- температура нефти, ;

- коэффициент, теплоотдачи от стенки трубы к нефти, ;

- коэффициент, учитывающий неравномерность нагрева по окружности трубы;

- коэффициент, учитывающий неравномерность нагрева по длине трубы.

Принимаем [26,с.26]

[26, с.26].

Величину определяем из условий коксообразования. Согласно [26, с.174] разность температур наружной поверхности труб радиационной части змеевика и нагреваемого теплоносителя должна приниматься в пределах 20…..60 . Ввиду значительного содержания в нагреваемой нефти остаточной воды (до 1%) принимаем среднее значения между допускаемыми минимумом и максимумом равным

;

;

;

Числовые значения коэффициентов теплоотдачи к нефти на входном и выходном участках змеевика определяем по общепринятой формуле, справедливой для условий турбулентного режима течения [9,11,13,14,15,16,26]

, , (2.3)

где - коэффициент теплопроводности нефти при соответствующий температуре, ;

Re- число Рейнольдса;

Pr – число Прандтля;

- поправка на относительную длину трубы;

- поправка, учитывающая условия теплообмена и вид теплоносителя.

Принимаем [26, с. 27].

, (2.4)

где - средняя линейная скорость движения нефти в змеевике, м/с;

- внутренний диаметр трубы продуктового змеевика, м;

- кинематический коэффициент вязкости нефти при её средней температуре в змеевике, .

, (2.5)

где - массовая теплоемкость нефти при средней температуре и постоянном давлении, ;

- плотность при средней температуре в змеевике, .

Значения определяем по эмпирическим формулам [2,10,11,12,13,14,28,29].

, , (2.6)

где - плотность нефти при , ;

,

, ; (2.7)

, (2.8)

где - плотность нефти при температуре равной , .

, , (2.9)

где - плотность нефти при средней температуре , .

Вычисленные значения рассмотренных параметров сводим в таблицу (см. таб. 1)

Теплофизические свойства нефти при рабочих температурах

Таблица 1

Усл. обозначение параметра	Размерность	Средняя температура,
		60	170	205	260	350
Pr		0,1127 5,094 1,9212 840,12 72,95	0,1058 1,549 2,12 774,2 24,03	0,1036 1,25 2,185 755,3 19,91	0,1001 0,95 2,3063 727,4 15,92	0,0945 0,678 2,449 686 12,05