Розрахунок теплообмінного апарату типу "труба в трубі" для нагрівання нафти дистилятом вакумного газойлю на установці АВТ

        

         (6.23)

Еквівалентний діаметр  кільцевого перерізу

                    

                             (6.24)

Критерій Рейнольдса:

                    

                             (6.25)

Режим руху турбулентний, тому величину визначаємо за формулою:

                    

                          (6.26)

Критерій Прандтля:

      (6.27)

6.7.3 Коефіцієнт тепловіддачі від оребреної зовнішньої поверхні малої труби до нафти.

                                     

                               (6.28)

де  - висота ребра, м; – характеристика ефективності прямих повздовжніх ребер; – товщина ребра, м; – крок ребер по колу труби, м.

Для прийняти оребрених  труб ,

Значення  визначається з виразу:

                                           

                                         (6.29)

де  – гіперболічний тангенс добутку , який визначають з таблиці; величина розраховується за формулою

                                        

                                         (6.30)

де  – коефіцієнт теплопровідності матеріалу ребер, який рівний 46,5 Вт/м·К.

Знаходимо значення

  

      (6.31)

Крок ребер по колу труби визначаємо за формулою

                                         

                                                     (6.32)

де  – число повздовжніх ребер. Тоді

Коефіцієнт тепловіддачі

 

Як видно, коефіцієнт тепловіддачі від оребреної поверхні до нафти в 1,6 рази вищий від коефіцієнта  тепловіддачі від гладкої поверхні до нафти.

Хоблер вважає, що якщо , то використання ребристої поверхні доцільно. В нашому випадку

6.8 Коефіцієнт тепловіддачі

6.8.1  При відсутності оребрення і чистих поверхнях труб:

               

                     (6.33)

 

6.8.2 При відсутності оребрення і забруднених поверхнях труб:

                    

                           (6.34)

Згідно літературних даних приймаємо  тепловий опір забруднення з сторони  дистиляту

з сторони нафти

 

Тоді 

 

6.8.3 При оребреній зовнішній поверхні внутрішньої труби і відсутності забруднення.

Коефіцієнт теплопередачі у відношенні до гладкої поверхні визначимо за формулою

               

                                   (6.35)

В прийнятому для розрахунку теплообміннику поверхня теплообміну  , а коефіцієнт оребрення (при 20 ребрах) , тому величина ребристої поверхні:

              

                       (6.36)

Тоді 

                         

                          (6.37)

Як видно, в даному випадку коефіцієнт теплопередачі  в  рази більший, ніж неоребреній поверхні.

6.8.4 При оребренні зовнішньої поверхні внутрішньої труби і наявності забруднень, приймаючи ті ж, що і попередньо теплові опори отримаємо

       

         (6.37)

6.9  Поверхня теплообміну

Розрахуємо поверхню теплообміну  для двох випадків.

6.9.1 При відсутності оребрення і забруднених поверхонь:

         

       (6.38)

Необхідне число здвоєних секцій

З запасом приймаємо 

6.9.2    При оребренні труб і забруднених поверхнях

        

                (6.39)

 

Необхідне число здвоєних секцій

Приймаємо .

 

З розрахунку теплообмінника видно, що необхідна умова гладка поверхня теплообміну при оребренні в 1,16 рази менша, ніж при гладких трубах. Ефект оребрення зовнішньої поверхні внутрішньої труби був би значно більшим, якби в між трубному просторі проходив більш в’язкий продукт[6 ст.98]

 

Висновок

 

В ході виконання курсової роботи дано опис процесу ректифікації нафти на установці АВТ, та розраховано теплообмінник типу «труба в трубі».В результаті розрахунку вибрано теплообмінник типу ТТР7-2 з діаметром внутрішніх труб (48х4)·10^-3м та діаметром зовнішніх труб (89х5)·10^-3 м. З поверхнею теплообміну по зовнішньому діаметрі внутрішньої труби 30 м². Тому для забезпечення повної поверхні теплообміну 102м² проектом вибрано три таких апарати.

З розрахунку теплообмінника видно що необхідна умова поверхня теплообміну при оребренні в 1,16 рази менша ніж при гладких трубах. Ефект оребрення зовнішньої поверхні внутрішньої труби був би значно більшим, якби в між трубному просторі проходив більш в’язкий продукт. Таким чином, даний теплообмінник забезпечує нагрівання нафти до температури 130^оС дистилятом вакуумного газойлю з  початковою температурою 262^оС та кінцевою температурою 163^оС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список літературних джерел

 

1. Генкин А.Э. Оборудование химических заводов. – М.: Высшая школа, 1978.
2. Плановский А.Н., Рамм  В. М., Каган С.З.  Процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1967.
3. Павлов К. Ф., Романков П. П., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов  химической технологии. – Л., Химия, 1987.
4. Лащинський А.А. Конструирование  сварых химических аппаратов. Сиравочник.- Л.:Машиностроение, 1981.
5. Горащак М.М.,Гринишин О.Б. Технлогія нафти та газу.-Львів:Львівська політехніка, 2002.
6. Кузнецов А.А. и др. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности.-М.:Химия,1974.