3. Конструктивная часть

3.1 Сравнительная расчетная характеристика теплообменников типа пм-40-15 и пмр-13-60

Докажем то, что замена ПМ-40-15 необходима, для этого рассчитаем расход мазута, потребляемый при работе 5 котлоагрегатов при максимальной мощности:

2 котла КВГМ 30\150:

3680*2=7360 кг\ч

3 котла ДКВР 10\13:

12700*3=38100 кг\ч

Общий расход:

7360+38100=45460 кг\ч

Два установленных ПМ-40-15 могут номинально подогревать 30000 кг\ч мазута и этого недостаточно для работы котлов при полной мощности.

Проведем сравнение теплообменников ПМ-40-15 и ПМ-13-60, чтобы доказать выгодность ПМ-13-60.

Для определения более эффективного теплообменного аппарата сравним поверхности теплообмена ПМ-40-15 и ПМ-13-60.

Для ПМ-40-15 поверхность теплообмена составляет 30 м², а для ПМР-13-60 она составляет 190 м². Сравним в процентной ставке выгодность ПМР-13-60.

За 100 % возьмем поверхность в 190 м², тогда получим:

190 м² =100%

30 м² =X

X=100*30/190

X=84,21 %

Делаем вывод, что ПМР-13-6 на 84,21 % эффективней по поверхности теплообмена, что позволяет обойтись меньшим количеством теплообменников и при этом не снизить экономическую выгоду, так как по потреблению электроэнергии ПМ-40-15 и ПМ-13-60 идентичны.

Давление рабочее (избыточное) в трубной системе для ПМ-40-15 составляет 40 кг/см² или 4 МПа, а для ПМР-13-60 это 13 кг/см² или 1,3 Мпа. Рабочее давление (избыточное) в корпусе идентично , так для обоих подогревателей оно составляет 10 кг/см². В связи с этой характеристикой делаем вывод, что для обеспечения работы ПМ-40-15 необходимо затрачивать большее количество энергии, что в конечном счете приводит к его экономической невыгодности.

Перейдем к главной характеристике теплообменника, его продуктивности или номинальной производительности по мазуту. Для ПМ-40-15 он составляет 15 т/ч, а для ПМР-13-60 равен 60 т/ч. Это позволяет эффективнее осуществлять обеспечение мазутом предприятие.

В связи с выше перечисленными характеристиками ПМ-40-15 и ПМР-13-60 сделаем вывод, что ПМР-13-60 более отвечает современным требованиям по количеству подготовки мазута для отопления жилых районов Лесозаводского городского округа.

Вывод, благодаря большей номинальной производительности мазута ПМ-13-60 можно обойтись одним теплообменником, так как он обеспечивает оптимальную подачу мазута на котлоагрегаты.

Производится расчет параметров характеризующих производительность ПМ-40-15 и ПМР-13-60, чтобы доказать преимущества.

Производится расчет параметров за сутки (24 часа) работы теплообменников.

Принимаются данные: время t = 24 ч, расход мазута Q = 60 т/ч, найдем суточную производительность , тогда: для ПМ-13-60

G = t * Q (1)

где G- суточная производительность; t- время; Q- расход мазута.

G = 60 * 24

G = 1140 (тонн)

Для ПМ-40-15 G составит:

G = 15 * 24

G = 360 (тонн)

Рассчитывается удельная теплоемкость мазута ( необходима для нахождения расчетной поверхности теплообмена ):

С^м _тл = 1,74 + 0,0025 t_тл (2)

где С^м _тл– удельная теплоемкость мазута; t_тл – температура топлива, в Кельвинах, К (для мазута в зависимости от его вязкости 90 – 130⁰С); 1,74 и 0,0025 – коэффициенты теплоемкости жидкого топлива (мазута).

Переведем ⁰С в Кельвины:

К = 130 + 273

К = 403

Тогда:

С^м _тл = 1,74 + 0,0025 * 403

С^м _тл = 2,7475

Значит каждый сожженный килограмм мазута дает 2,7475 кДж / (кг * К) теплоты. Отсюда следует, что каждый час теплообменник выделяет количество теплоты, для ПМР-13-60, при расходе топлива 60 т/ч – Q, удельной теплоемкости мазута 2,7475 – С^м _тл, перевеем 60 т/ч в килограммы в час, тогда:

60 * 1000 = 60000

С_тл = Q * C^м _тл (3)

С_тл = 60000 * 2,7475

С_тл = 164850

где С_тл – удельная теплоемкость отдаваемая за час работы агрегата, кДж/К.

Для ПМ-40-15 С_тл составит:

С_тл = 15000 * 2,7475

С_тл = 41212,5

Определяется расчетная поверхность теплообмена для ПМ-40-15, F_p, м²:

F_p = C_тл / (С^м _тл * δt_cp) (4)

где С_тл – удельная теплоемкость, кДж/К; С^м _тл – удельная теплоемкость мазута; t_ср – разность температур на входе и на выходе из теплообменника; Т_вых – температура на выходе из теплообменника, ⁰С; Т_вх – температура на входе в теплообменник, ⁰С

t_ср = Т_вых - Т_вх (5)

t_ср = 95 – 70

t_ср = 25

F_p = 41212,5 / (25 * 2,7475)

F_p = 600

Для ПМР-13-60 расчетная поверхность теплообмена равна:

t_ср = 135 - 70

F_p 164500 / (65 * 2,7475)

F_p = 921

Расчетная поверхность теплообмена больше на треть у теплообменника ПМР-13-60, значит он более выгоден для предприятия, так как по размерам ПМ-13-60 почти такой же как и ПМ-40-15, но он обеспечивает котельную достаточным количеством топлива по сравнению с ПМ-40-15.

Подогреватель мазута типа ПМР представляет собой горизонтальный теплообменный аппарат и состоит из  цилиндрического корпуса, внутри которого расположена система оребренных трубок (трубный пучок) по которым циркулирует нагреваемый мазут.  Пар-теплоноситель подается в межтрубное пространство. Образовавшийся из пара в результате теплообмена конденсат отводится через патрубок в нижней части подогревателя мазута. Применение в конструкции таких аппаратов оребренных трубок позволяет существенно увеличить площадь поверхностей теплообмена, интенсифицировать процесс нагрева мазута и при этом значительно уменьшить массогабаритные характеристики подогревателей ПМР по сравнению с паровыми подогревателями типа ПМ.

Для удобства осмотра, очистки и, при необходимости,  ремонта внутренних конструкций подогревателя мазута ПМР в торцевых частях корпуса предусмотрены два фланцевых соединения.

Заключение

В данном дипломном проекте рассмотрена тема «Модернизация оборудования для подогрева нефтепродуктов».

В общей части рассмотрена работа оборудования для подогрева нефтепродукта (мазута) на всех стадиях слива мазута, таких как: подогрев мазута открытым паром, с помощью резинотканевых шлангов; с помощью паровых регистров (в емкостях); с помощью паромазутных подогревателей; с помощью электротенов; а так же их достоинства и недостатки.

В специальной части подробно рассмотрен принцип работы установки типа «Кварк»; теплообменников горизонтального типа ПМ-40-15 и ПМ-40-30, их рабочие характеристики.

За счет больших габаритов ПМ-40-30 обеспечивает большую площадь поверхности теплообмена, за счет этого обеспечивается большая пропускная способность по мазуту, а это позволяет в более короткое время подготовить большее количество тепла для отопительной котельной и далее более быстро доведен до потребителя. Так же за счет большей пропускной способности обеспечивается бесперебойная подача топлива на топочные устройства (котлоагрегаты).

В конструктивной части произведен сравнительный расчет параметров установок ПМ-40-15 и ПМР-13-60, который показал эффективность замены на ПМ-40-30, выгодность как в экономическом плане, так и в конструктивном.

Вывод, благодаря большим размерам ПМР-13-60 можно обойтись одним теплообменником, так как он обеспечивает оптимальную подачу мазута на котлоагрегаты.

47