- •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.
1.6.Приближеный тепловой расчёт продуктового змеевика по заданным температурам.
Суммарная величина поверхностей нагрева змеевиков при различных вариантах изготовления определяется по формуле:
,
,
(3.1)
где
-
число труб, шт.;
-
обогреваемая длина трубы, м;
-
внутренний диаметр трубы, м.
Трубы
.
Расчётные величины допускаемых тепловых напряжений змеевиков печи в зависимости от числа потоков, диаметров труб и температур входа и выхода нефти.
Таблица 2
Усолов. Обоз. па- раметра |
Размерность |
Производительность по нефти
|
Производительность по нефти , трубы |
||||||
|
|
|
|
||||||
1поток |
2потока |
1поток |
2потока |
1поток |
2потока |
1поток |
2потока |
||
|
- |
|
|
|
|
101990 |
|
335400 |
167700 |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1161,3 |
624,8 |
1753,4 |
1007
|
1224,8 |
703 |
1848 |
1061 |
|
|
2253 |
1294,5 |
2253 |
1294,5 |
2376 |
1364 |
2376 |
1364 |
|
|
20433 |
10996 |
30860 |
17723 |
21556 |
12372 |
32525 |
18673 |
|
|
39652 |
22783 |
39652 |
22783 |
41817 |
24060 |
41817 |
24060 |
|
|
30042 |
16889 |
35256 |
20253 |
31686 |
18216 |
37171 |
21366 |
2. Трубы
.
Полезную тепловую нагрузку определяем по формуле
,
кВт, (3.2)
где G- массовый расход нефти, т/ч;
-
энтальпии нагреваемой воды при начальной
и конечной
температурах в змеевике,
.
,
,
(3.3)
где - плотность нагреваемой среды, ;
,
,
(3.4)
где
-
содержание остаточной воды в нефти, %
(об);
-
плотность нефти при соответствующей
температуре, кг/м;
- то же остаточной
воды,
.
,
,
(3.5)
где
-
теплоемкость нагреваемой среды при
температуре входа в
змеевик, ;
,
,
(3.6)
где
-
удельные теплоемкости нефти и остаточной
воды при температуре входа в змеевик
,
,
;
(3.7)
,
(3.8)
где
-
доля отгона легких фракций, % ;
-
температура выхода нагреваемого потока
из змеевика,
;
-
энтальпия нефти в условиях выхода из
змеевика,
;
-
то же для воды и водяных паров в зависимости
от температуры давления при выходе из
змеевика,
;
-
энтальпия нефтяных паров,
.
,
,
(3.9)
-
энтальпия воды при температуре насыщения,
соответствующей давлению при выходе
из змеевика
-
теплота парообразования при давлении
,
.
Числовые значения определяем по эмпирическим формулам, приведенным [28].
,
кДж/кг, (3.10)
,
кДж/кг, (3.11)
-
температура кипение воды, соответствующая
давлению в конечной части
змеевика, ;
- давление в конечной части змеевика, МПа;
,
кДж/кг, (3.12)
Проводим расчёты по рассмотренным выше формулам, приняв следующие условия:
давление конечной части змеевика
,
доля отгона легких фракций
.
содержание остаточной воды
.
Последнему условию соответствует
Полученные результаты сводим в таблицу (см. таб.3).
Удельные теплоемкости и энтальпии нагреваемой среды и требуемая теплопроизводительность печи при различных вариантах технологического режима работы установок и исполнения змеевика.
Таблица 3
Усл. обоз. параметра |
Размер ность
|
Расход нефти , трубы |
Расход нефти , трубы |
Примечание |
||
|
|
|
|
|
||
|
|
1,9206 |
2,12 |
1,92 |
2,12 |
|
|
|
4,192 |
4,4 |
4,182 |
4,4 |
|
|
|
1,943 |
2,143 |
1,943 |
2,143 |
|
|
|
116,6 |
364,3 |
116,6 |
364,3 |
|
|
|
2,449 |
2,449 |
2,449 |
2,449 |
|
|
|
2012,2 |
2012,2 |
2012,2 |
2012,2 |
|
|
|
766,9 |
766,9 |
766,9 |
766,9 |
|
|
_.._ |
1075,7 |
1075,7 |
1075,7 |
1075,7 |
|
|
_.._ |
908,332 |
908,332 |
908,332 |
908,332 |
|
|
_.._ |
791,72 |
544 |
791,72 |
544 |
|
|
|
11458 |
7872,9 |
38193 |
26243 |
|
|
|
887 |
887 |
887 |
887 |
|
|
|
770,42 |
522,7 |
770,42 |
522,7 |
|
|
|
11149,6 |
7564,9 |
37165,5 |
25215 |
|
|
|
940,266 |
940,26 |
940,26 |
940,26 |
|
|
|
|
575,96 |
823,66 |
575,96 |
|
|
|
1920,2 |
8335,4 |
39734 |
27785 |
|
