Примеры и задания по процессам и аппаратам нефтегазопереработки и нефтехимии. Учебно-методическое пособие

Окончание табл.1.2

Результаты расчета свойств парогазовой смеси представить в виде табл. 1.3. Число значащих цифр в результатах расчета своего варианта должно соответствовать данным табл. 1.3

Варианты газовых (паровых) смесей для проведения расчетов приведены в прил. 1. Номер варианта соответствует номеру студента в списке группы. В прил. 10 приведены названия программ расчёта на ЭВМ.

Вопросы для самоконтроля

10

1.Напишите основные уравнения, используемые при пересчете концентрации. Концентрация какого компонента возрастает при переходе от массовых концентраций к мольным?

2.Что такое правило аддитивности и как оно используется при расчете свойств парогазовых смесей?

3.Как определяется плотность газа при нормальных условиях и как она зависит от температуры и давления?

4.Как теплоёмкость газа зависит от температуры?

5.Как, используя значение вязкости при 0 ° С, определить её при любой температуре?

6.Какие факторы влияют на теплопроводность газа?

11

Тема 2. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ

ИИХ СМЕСЕЙ. СВОЙСТВА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

2.1.ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1.1. Плотность жидких смесей [кг/м3]

Плотность жидкости при любой температуре рассчитывается по упрощенной зависимости Гольдгаммера:

где τ =Т/Ткр – приведенная температура.

Для получения величины в системе СИ полученное значение следует умножить на 1000. Плотность смеси жидкостей:

В нефтепереработке при расчете физико-химических свойств нефтепродуктов принято пользоваться относительной плотностью, представляющей собой соотношение плотностей жидкого нефтепродукта и дистиллированной воды при определенных температурах.

Относительная плотность узких фракций может быть рассчитана

Для нефтей парафинистых β =0,736, n =0,13; для нефтей серни-

стых β =0,722, n =0,159.

Технологические расчеты часто требуют пересчета плотности для заданной температуры. Для этой цели можно использовать формулу Д.И. Менделеева:

где а – средняя температурная поправка на один градус[7].

12

2.1.2. Теплоемкость жидких смесей [Дж/(кг·К)]

Теплоёмкость любой жидкости можно рассчитать по методу Ватсона:

где b – коэффициент [2].

Коэффициент b можно рассчитать по любому известному значению теплоёмкости, а τ – как приведенную температуру (ссылка после

где d15 – относительная плотность нефтепродукта при 15 ° С.

2.1.3. Вязкость жидких смесей [Па·с]

Вязкость жидкости при любой температуре можно рассчитать по

Вязкость нефтепродуктов определяет их подвижность в условиях

эксплуатации двигателей, машин и механизмов, существенно влияет на расход энергии при транспортировании, перемешивании, фильтрации. В нефтепереработке наиболее широко используется понятие кинематической вязкости, которая связана с динамической вязкостью соотношением

Для практической характеристики нефтепродуктов пользуются единицами условной вязкости (измеряемой в градусах ВУ-° ВУ). Условную вязкость при температуре t пересчитывают в кинематическую по таблице [7] или используют формулу

U 7,41 ВУ , [мм2/c]. (2.11)

С повышением давления вязкость нефтепродуктов возрастает и при небольших давлениях вязкость µ р можно вычислить по формуле:

2.1.4. Теплопроводность жидких смесей [Вт/(м·К)]

Теплопроводность любой жидкости при любой температуре можно рассчитать, используя метод Вебера:

В пределах температур 0÷200 ° С теплопроводность нефтепродуктов определяется по уравнению

14

2.2. ЧИСЛОВОЙ ПРИМЕР РАСЧЕТА (ТАБЛ. 2.1)

Таблица 2.1

Последовательность и результаты расчета (вариант 26)

Результаты расчета свойств жидкой смеси представить в виде табл. 2.2. Число значащих цифр в результатах расчета своего варианта должно соответствовать данным табл. 2.2.

15

Варианты жидких смесей для проведения расчетов приведены в прил. 2.

Вопросы для самоконтроля

1.Напишите основные уравнения, используемые при пересчете концентрации. Концентрация какого компонента уменьшается при переходе от массовых концентраций к мольным?

2.Может ли молекулярная масса жидкой смеси быть больше молекулярной массы вещества с большей молекулярной массой или меньше молекулярной массы вещества с меньшей молекулярной массой?

3.Что такое приведенная температура, как с её помощью определяется плотность жидкости?

4.Как определить теплоёмкость жидкости по известному значению при одной температуре?

5.Массовые или мольные концентрации используются при расчете вязкости жидкой смеси?

6.Какие свойства и характеристики жидкости участвуют при расчете её теплопроводности?

7.В чем особенности определения теплофизических свойств нефти и нефтепродуктов?

16

Тема 3. РАСЧЕТ СВОЙСТВ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ГРАФИКА ТЕМПЕРАТУРНОГО НАПОРА ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА

3.1.ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

3.1.1.Расчет давления насыщенных паров [мм рт. ст]

Давление насыщенных паров жидкости при температуре Т(К) определяется по уравнению Антуана [1]:

где Р – давление насыщенных паров, Па; Т – соответствующая температура, К; Т0 – температура кипения фракции при атмосферном давлении, К; f(T) – функция температуры Т, выражаемая уравнением

Функция f(T0) определятся по этому же уравнению с использованием температуры Т0.

3.1.2. Расчет температуры начала и конца кипения смеси жидкостей (или начала и конца конденсации паров)

Температура начала кипения при давлении Пт определяется по уравнению изотермы жидкой фазы:

где Pi – давление насыщенных паров компонентов смеси, мм рт.ст.; ПТ – давление смеси, рассчитанное по уравнению (3.2), мм рт.ст.

17

Уравнение (3.5) рассчитывается для двух, принимаемых произвольно температур, с условием, что при более низкой температуре t1 значение ∑1 будет находиться в пределах 0,5 ˂ ∑1 ˂1,0, а для более высокой температуры t2 =t1+(10÷15 оС) значение ∑2 будет находиться в пределах 1,0 ˂ ∑2 ˂1,5.

В этом случае температуру начала кипения можно определить по уравнению [8]:

Температура конца кипения при давлении Пт определяется по уравнению изотермы паровой фазы:

Уравнение (3.7) рассчитывается для двух, принимаемых произвольно температур, с условием, что при более низкой температуре t3значение ∑3 будет находиться в пределах 1,0˂ ∑3˂1,5, а для более высокой температуры t4 =t3+(10÷15 оС) значение ∑2 будет находиться

впределах 0,5˂ ∑4˂1,0.

Вэтом случае температуру конца кипения можно определить по

уравнению

3.1.3. Расчет теплоты испарения жидкостей [кДж/кг]

Теплота испарения при температуре кипения рассчитывается по

Tкр – критическая температура, К; Tкип – температура кипения, К.

18

Для жидкой смеси с использованием массовых концентраций

теплота испарения определяется по уравнению

rсм ∑ + ∙ r+ ∙ r ∙ r . (3.11)

Для определения теплоты испарения парафинистых низкокипящих нефтепродуктов можно использовать уравнение Крега:

где tср.мол. = ∑xi·ti – средне-молекулярная температура кипения;

ti – среднеарифметические значения температур кипения фракций, ° С.

3.2. ЧИСЛОВОЙ ПРИМЕР РАСЧЕТА (ТАБЛ. 3.1)