4.2 Расчет сырьевого теплообменника

Тепловой баланс теплообменника

Для нагрева используем тепло отходящих продуктов, в данном случае гидрогенизат. Температура вывода продуктовой смеси из реактора по результатм расчета в пункте 4.1 составила 366,67 С

Тепловой баланс:

, (4.48)

где Q – тепловая нагрузка аппарата, кДж/с;

G_сырья, G_гидр. – количество холодного и горячего теплоносителя, кг/c;

– энтальпия сырья на входе и на выходе из аппарата, кДж/кг;

q_366,67 , q₃₀₀ – энтальпия гидрогенизата на входе и на выходе из аппарата, кДж/кг;

 - к.п.д. теплообменного аппарата; принимаем =0,96.

Получаем следующие значения энтальпий потоков по формуле

. (4.49)

q_366,67 = 963,33 кДж/кг;

q₃₀₀ = 749,98 кДж/кг;

q_t2 = 455,22 кДж/кг.

Подставляем числовые значение в формулу (4.48):

;

Откуда q_t1 = 249,94 кДж/кг при температуре 117,92 ⁰C

Выбираем следующую схему теплообмена:

366,67 ⁰C 300 ⁰C (гидрогенизат)

200 ⁰C 117,92 ⁰C (сырьё + ВСГ+ЦВСГ)

Средний температурный напор определяется по формуле:

, (4.50)

где = 366,67 – 200 = 166,69 °С;

= 300 – 117,92 = 182,08 °С.

Подставляем числовые значения в формулу (4.50):

°С

Поверхность теплообмена определяем из уравнения теплопередачи:

; (4.51)

откуда

. (4.52)

На основании практических данных, принимаем коэффициент теплопередачи К = 200 Вт/м²·К.

Подставляем числовые значения в формулу (4.52):

.

Выбираем кожухотрубчатый теплообменник ГОСТ 14246–79 со следующими параметрами:

• расположение труб – по вершинам треугольника;

• длина труб 9000 мм;

• поверхность теплообмена 196 м²;

• диаметр труб 20 мм;

• диаметр кожуха 600 мм;

• число ходов по трубам – 2.

4.3 Расчет печи п-1

Исходные данные:

Плотность сырья – 790 кг/м³.

Расход сырья – 30,57 кг/с.

Температура сырья на входе в печь – 200 ^оС.

Температура сырья на выходе из печи – 340 ^оС.

Рассчитаем долю отгона смесевой фракции при помощи программы ОИДР [6], при следующих параметрах:

- температура на выходе из печи 340 ⁰С,

- давление процесса 3,5 МПа

Результаты расчета процесса однократного испарения представлены в таблице 12

Таблица 12 – Результаты расчета процесса однократного испарения

Наименование параметра	ОИ	Ед. изм.
Массовая доля отгона	0,5700
Мольная доля отгона	0,6594
Давление	3,500	МПа
Температура	375,00	°C
Критическая температура	517,6	K
Критическое давление	4,046	МПа
Плотность жидкости	0,801	г/см3
Плотность пара	0,611	г/см3
Молекулярная масса сырья	103,9
Плотность сырья	0,680	г/см3

Полезная тепловая нагрузка печи складывается из количества тепла, которое надлежит передать продукту в печи для его нагрева, испарения и перегрева паров и тепла, затрачиваемую на химическую реакцию. Если химическая реакция в печи не происходит, то полезная тепловая нагрузка определяется как:

, (4.53)

где G_C – расход продукта, кг/с;

е – массовая доля отгона на выходе из печи;

q_tн, q_tk, Q_tk – соответственно удельные теплосодержания продукта на входе в печь, неиспарившейся жидкости и паров на вы ходе из печи, кДж/кг.

Удельные теплосодержания можно рассчитать по формулам

, (4.54)

, (4.55)

где - относительная плотность;

t – температура, при которой определяется теплосодержание.

Полезная тепловая нагрузка составит

Поверхность нагрева радиантых труб составит:

(4.56)

где - ; принимаем =26

Выбираем трубчатую печь типа ВС

Выбираем ближайший типоразмер ВС 700/12,5.

Рабочая длина радиантных труб 12,6 м.

Количество секций 2.

Тепловая мощность 29,22 МВт