- •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.
Результаты приближенного гидравлического расчета трубного змеевика в однопоточном исполнении при различных средних температурах и расходов нефти.
Таблица 6
Усл. обоз. пара метра |
Размер ность |
Начальная т-ра |
Начальная т-ра |
Прим |
||||
|
|
|
|
|
|
|||
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
205 |
205 |
205 |
260 |
260 |
260 |
|
|
|
755 |
755 |
755 |
729,9 |
729,9 |
729,9 |
|
|
|
1,25 |
1,25 |
1,25 |
0,95 |
0,95 |
0,95 |
|
|
|
34,4 |
68,9 |
103,4 |
35,6 |
71,3 |
106,9 |
|
|
|
0,65 |
1,32 |
1,98 |
0,68 |
1,36 |
2,04 |
|
|
- |
42640 |
86592 |
129888 |
58694 |
117389 |
176084 |
|
|
|
0,0356 |
0,147 |
0,33 |
0,0377 |
0,15 |
0,34 |
|
|
|
0,365 |
1,5 |
3,37 |
0,39 |
1,54 |
3,46 |
|
Примечание.
V-
Объемный расход
нагреваемой жидкости (обессоленной
нефти с остаточной
водой) при температуре (t) равной .
1.10.Расчёт основных теплотехнических характеристик топлива использованного в печи.
1.Теплотворная способность (низшая) по объёму
(7.1)
Теоретическое количество воздуха необходимого для полного сгорания одного кубометра газа
(7.2)
3.Теоретическое количество двуокиси углерода в продуктах сгорания одного кубометра газа
(7.3)
4. Теоретическое количество водяных паров в продуктах сгорания одного кубометра газа
(7.4)
5.То же кислорода
(7.5)
6. То же азота
(7.6)
7.Теоретический объем сухих газов
(7.7)
8.Максимально возможное содержание двуокиси углерода в продуктах сгорания
(7.8)
9.Углеродное число
(7.9)
10. Средняя молекулярная масса топливного газа
(7.10)
где
-
объёмная концентрация компонента, %;
-
молекулярная масса, к.ед.
11. Элементарный состав топлива
Углерод
.
(7.11)
Водород
(7.12)
Азот
(7.13)
Кислород
(7.14)
Сумма массовых долей компонентов рабочего состава топлива
(7.15)
,
,
,
-
число атомов углерода, водорода, азота
и кислорода в молекулах компонентов
топливного газа.
12. Низшая теплота сгорания одного киломоля газа
(7.16)
13. Низшая теплота сгорания одного килограмма газа
.
(7.17)
Тоже в старой системе единиц
(7.18)
14. Характеристика элементарного состава топлива
(7.19)
15. Теоретический расход сухого воздуха необходимого для полного сгорания одного килограмма топлива
,
(7.20)
16.Количество газообразных продуктов сгорания, приходящихся на 1 кг топлива
,
(7.21)
где
-
твёрдые остатки продуктов сгорания
(для газового топлива
=0);
-
коэффициент избытка (расхода) воздуха;
-
количество водяных паров, содержащихся
в воздухе, поступающем в горелки.
,
(7.22)
где
-
относительная влажность воздуха;
-
абсолютное влагосодержания воздуха
при его полном насыщении.
Принимаем
;
.
Значения принимаем в диапазоне от 1,0 до 2,0
=1,0
=1,2
=1,4
=1,6
=1,8
=2,0
Значения,
вычисленные по формуле (10.21) сводим в
нижеследующую таблицу
|
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
|
15,44 |
18,32 |
21,21 |
24,1 |
26,99 |
29,87 |
Содержание водяных паров в продуктах сгорания топлива
,
кг/кг,
(7.23)
где
-
содержание влаги в рабочей массе топлива
|
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
|
1,74 |
1,769 |
1,8 |
1,83 |
1,86 |
1,89 |
17.Средняя теплоемкость продуктов сгорания
,
(7.24)
где
,
-
средние значения массовых теплоемкостей
сухих продуктов сгорания и
водяных
поров ,
.
,
,
(7.25)
где
-
массовая теплоемкость воздуха,
,
- поправка истинных теплоемкостей сухих газов, .
Значение и в зависимости от температуры определяем по таблицам 7 и 8 [26],
-
характеристика рабочей массы топлива
=1,0 = -0,04128
=1,2 = -0,04185
=1,4 = -0,0417
=1,6 = -0,0415
=1,8 = -0,0414
=2,0 = -0,04198
Принимаем среднее значение равным -0,04168.
Контрольное
управление для
,
(7.26)
Проверяем величину при =1,2
Найденные величины не отличаются от полученной ранее.
Содержание
сухих газов
,
кг/кг (7.27)
=1,0
=15,44-1,74=13,7,
кг/кг.
=1,2 =18,32-1,769=16,5, кг/кг.
=1,4 = 21,21-1,798=19,41, кг/кг.
=1,6 =24,1-1,828=22,27, кг/кг.
=1,8 = 26,99-1,857=25,13, кг/кг.
=2,0 = 29,87-1,887=27,98, кг/кг.
18. Энтальпии продуктов сгорания одного килограмма топлива при различных температурах и избытках воздуха
,
.
(7.28)
Результаты,
полученные по формуле (7.28) и необходимые
данные, для их получения данные, сводим
в таблицу (см. таб. 7). На основе полученных
строим графики
(см.
рис 1).
