Пинч / Парогенератор для НПЗ

Определение требуемого значения коэффициента теплопередачи.

1.Температурная схема и средняя разность температур:

Температурная схема:

160°С ------------- 140°С

132,9°С ------------ 132,9°С

∆t_б = 27,1°С ∆t_м = 7,1°С

Средняя разность температур:

для противотока:

;

поправка на смешанный ток в межтрубном пространстве:

параметры R и P:

поправка по графику:

средняя разность температур:

2. Расчет физико-химических свойств теплоносителей:

пар:

t_конд=132,9°С (при давлении 3 ат [1,табл. LVII]);

Удельная теплота парообразования:

R_пар = 2171 кДж/кг [1,табл. LVII];

дизельная фракция:

Молекулярная масса (по уравнению Войнова):

Плотность :

Энтальпия при начальной температуре:

Энтальпия при конечной температуре:

3.Тепловой баланс

4.Тепловая нагрузка и режим движения теплоносителя

Тепловая нагрузка (с учетом 5% потерь):

При площади поверхности теплообмена 178 м² аппарат должен обеспечивать значение коэффициента теплопередачи:

Поверочный расчет

1. Расчет коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя к поверхности теплообменных труб.

Физические свойства дизельной фракции при средней температуре.

Средняя температура дизельной фракции 150 °C;

Теплоемкость c_p = 626,9 кДж/кмоль∙°C = 626900/240 = 2612 Дж/кг∙°C;

Теплопроводность λ = 0,1095 ккал/м∙час∙°C =

.

Плотность:

ρ_150° = – γ∙(t-20),

γ = 0,001828 – 0,00132∙ = 0,001828 – 0,00132∙0,862 = 0,00069,

ρ_150° = – γ∙(t-20) = (0,862 – 0,00069∙(150 – 20))∙1000 = 772,2 кг/м³.

Кинематическая вязкость: η = 0,6277 сСт = 0,6277∙10^-6 м²/с

Динамическая вязкость: μ = η∙ρ = 0,6277∙10^-6∙772,2 = 0,0004847 Па∙с.

Скорость движения дизельной фракции по трубам:

Критерий Рейнольдса:

Критерий Прандтля:

Температура стенки t_ст.1 для первого приближения принимается равной 140 °C.

Теплоемкость c_p = 2571 Дж/кг∙°C;

Теплопроводность λ = 0,1284 Вт/м∙°C.

Плотность:

ρ_150° = – γ∙(t-20) = (0,862 – 0,00069∙(140 – 20))∙1000 = 779,2 кг/м³.

Динамическая вязкость μ = 0,0005323 Па∙с.

Критерий Нуссельта:

Nu = 0,66∙Re^0,5∙Pr^0,33∙(Pr/Pr_ст)^0,25 = 0,66∙65067^0,5∙9,9375^0,33∙(9,9375/10,6572)^0,25 =

= 352,96.

Коэффициент теплоотдачи:

2. Расчет суммарного термического сопротивления стенки поверхности теплопередачи

Коэффициент теплопроводности для стали 09Г2С: λ_ст = 46,5 Вт/м∙K.

Толщина стенки трубки: δ_ст = 2,5 мм.

Средние значения тепловой проводимости загрязнений на стенках:

на внутренней поверхности: r_вн = 1/2900 м²∙K/Вт,

на наружной поверхности: r_нар = 1/1860 м²∙K/Вт.

Суммарное термическое сопротивление стенки:

Удельный тепловой поток от дизельной фракции к стенке:

q_диз. = α_см∙(t_ср.диз – t_ст.1.) = 2289∙(150 – 140) = 22890 Вт/м²;

Температура стенки со стороны холодного теплоносителя t_ст.2:

t_ст.2 = t_ст.1 – q_см∙∑r_ст = 140 – 22890∙0,0009362 = 118,57 °С;

3. Расчет коэффициента теплоотдачи от поверхности теплообменных труб к холодному теплоносителю

Физические свойства воды.

Температура воды: 132,9 °C;

Теплоемкость: c_p = 1,1 ккал/кг∙°C = 4609 Дж/кг∙°C;

Теплопроводность: λ = 0,1095 ккал/м∙час∙°C =

.

Плотность:

ρ_150° = – γ∙(t-20),

Динамическая вязкость: μ = η∙ρ = 0,6277∙10^-6∙772,2 = 0,0004847 Па∙с.