Лекц / Л3.2 Автоматизированные системы управления процессами теплообмена
.pdf
РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина
Автоматизированные системы процессов теплообмена
Лектор: Барашкин Роман Леонардович
2020 г.
Теплообмен в нефтегазовой отрасли
1.Теплообмен осуществляется на установках промысловой подготовки газа и нефти
2.Теплообмен необходим для нагрева и охлаждения продукции скважин, а также для регенерации различных веществ
Назначение теплообменного оборудования
1. Охлаждение технологических потоков
• Полная или частичная конденсация газового
потока (обеспечивается охлаждение и фазовый
переход «пар в жидкость»)
2. Нагрев технологических потоков
•Полное или частичное испарение жидкого потока (обеспечивается нагрев и фазовый переход «жидкость в пар»)
3. Передача тепла от горячего потока к холодному
Применение в нефтегазовой отрасли
Классификация теплообменного
оборудования по принципу действия
рекуперативный регенеративный смесительный
граница раздела фаз
1 – горячий теплоноситель, 2 – холодный теплоноситель
Три механизма теплообмена
с помощью которых тепло может передаваться от источника к теплоприемнику
1.Теплопроводность
2.Конвекция
3.Излучение
Теплопроводность
Передача тепла от молекулы к соседней молекуле, когда эти частицы остаются в неизменном положении относительно друг друга (в основном в твердых телах, в меньшей степени в жидкостях)
= (∆ )/
− тепловой потока, Вт
− коэффициент теплопроводности, Вт/(м С)− площать теплообмена, м2
∆ − разность температур, С− расстояние, через которое передаетя энергия, м
Конвекция
Теплообмен внутри среды в результате перемешивания теплых и холодных объемов
= (∆ )
− тепловой потока, Вт
h − коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 С)− площать поверхности теплообмена, м2 ∆ − разность температур, С
Излучение
Передача тепла от источника к приемнику в виде энергии излучения.
Внекоторых процессах используются нагревательные печи прямого действия, когда поток флюида подвергается воздействую пламени в топке, когда энергия излучения имеет важное значение.
Вбольшинстве теплообменных процессов при промысловой подготовке используется теплообмен теплопроводностью, конвекцией или комбинацией этих механизмов.
Энергия открытого пламени используется редко.
Комбинированные механизмы теплообмена
Большинство теплообменных процессов, используемых на промысловых установках, включают комбинацию теплопроводности и конвекции.
Процесс теплопередачи зачастую включает три ступени:
1.Тепловая энергия за счет конвекции передается от горячего флюида к трубе теплообменника
2.За счет конвекции тепловая энергия передается через стенку этой трубы
3.От стенки трубы за счет конвекции тепловая энергия передается к холодному флюиду