Реконструкция блока ат установки Элоу-авт-5 с целью повышения качества светлых дистиллятов

 

   2.3 Расчёт вспомогательного оборудования

    2.3.1 Расчёт кожухотрубчатого U-образного теплообменника

 

  Таблица  10 - Исходные данные

Потоки	Начальные и конечные температуры потоков, 0С				G, кг/c	r420,    г/см3
	t1, 0С	t2, 0С	t1, 0С	t2, 0С
Нефть с ЭЛОУ			130		24,8	0,87
Верхнее      циркуляционное орошение	240	95			13,67	0,785

 

  Основная формула теплового баланса

                                  (31)

    где G1 и G2 – секундный массовый расход теплоносителей, кг/с;

     it1 , it2 -энтальпия горячего потока при начальной и конечной температуре, кДж/кг;

    it1 , it2 - энтальпия холодного потока при начальной и конечной температуре, кДж/кг.

     Определяем тепловую нагрузку аппарата по горячему теплоносителю

   t1 = 240+273 = 493K

  i493 = 628,7 кДж/кг

  t2 = 95+273 = 368К

 i368= 199,69 кДж/кг

  Рассчитываем тепловую нагрузку теплообменника

    Находим энтальпию горячего потока. Для этого пересчитываем плотность теплоносителя на плотность

                            

 

                                                   (32)

 

 

  где a - температурная поправка на плотность;

    r420 – это плотность нефтепродукта при 200С.

= 0,87 + 5×0,000679 = 0,873г/м3

a=0,001828 - 0,00132×0,87 = 0,000679

T1 =130+273=403К

i403 = 274,2 кДж/кг

  Найдём энтальпию it по которой сможем определить конечную температуру холодного потока.

it2 Q/G2 + it1, кДж/кг

 it2 = 5864,56/24,8 + 274

it2 = 510,5 кДж/кг

  По таблице энтальпий жидких нефтепродуктов с учетом плотности холодного теплоносителя r1515 находим конечную температуру потока

t2 = 500 К (227 0С)

  Определяем разности температур. Выбираем направление потоков

                          260 0С                 95 0С

 

                          227 0С               130 0С

                          33 0С                  35 0С

  Противоток более эффективный.

  Рассчитываем среднюю температуру потоков

   33/35 < 2, то ∆tср = (∆Tmax+∆Tmin )/2 = (33+35)/2=34 0С

   Определяем необходимую поверхность теплообменника:

                                Q=K×F×∆tcрÞF=Q/K×∆tср                 (33)

  где F - поверхность теплообмена, м2;

        К - коэффициент теплопередачи, Вт/м2×К.

 

  Из ориентированных значений коэффициента теплопередачи принимаем К равный 140 Вт/(м2К)

 

   Принимаем 6 аппаратов по ГОСТ 14246-89 U-образных кожухотрубчатых теплообменника:

 - диаметр кожуха D=800 мм;

 - поверхность теплообменника FАП= 212,5 м2;

 - диаметр труб d=20×2 мм;

 - число ходов по трубам n=2;

 - площадь проходного сечения 1 хода по трубам 0,058 м2;

 - площадь проходного сечения по межтрубному пространству

0,093 м2

    Физические параметры теплоносителя по межтрубному пространству (верхнее циркуляционное орошение)

   Средняя температура потока

 К (177,5 0С)

Находим плотность при средней температуре потока

                                           (34)

                                       (35)

   где - относительная плотность в.ц.о;

    - температурная поправка на плотность.

 кг/м2

 

  Находим теплопроводность нефти

                                         (36)

Вт/мК

 

 

    Находим теплоемкость нефти

                                       (37)

Ср =

кДж/кгК

    Кинематическая вязкость нефти

м2/с

 

   Объемная скорость потока

                                                          (38)

 м3/с

    Линейная скорость потока

                                                             (39)

    где - площадь проходного сечения 1 хода по трубам, м.2

 м/с

   Эквивалентный диаметр

                                                      (40)

где -площадь проходного сечения по межтрубному пространству,м2.

м

 

 

     Критерий Рейнольдса

                                                           (41)

- режим турбулентный

 

Критерий Прандтля

                                                        (42)

    Критерий Нуссельта

                                             (43)

Коэффициент теплоотдачи потока

                                                            (44)

 Вт/м2К

  Определяем физические параметры теплоносителя по трубному пространству (Нефть с ЭЛОУ)

 

Средняя температура потока

К

    Плотность при средней температуре потока

   

 кг/м3

Находим теплопроводность  нефти

 Вт/мК

Находим  теплоёмкость нефти

 кДж/кгК

По номограмме определения вязкости фракций находим

м2/с

   

 

     Объемная скорость потока

м3/с

Линейная скорость потока

м/с

Диаметр эквивалентный

мм=0,016 м

Критерий Рейнольдса

- режим турбулентный

   Критерий Прандтля

   Критерий Нуссельта

Nu=0,023×Re0,8×Pr0,4

   Коэффициент теплоотдачи потока по формуле (26)

 Вт/(м2 К)

  С учетом загрязненности поверхности определяют ориентировочные

значения коэффициента теплопередачи

                    

R1=0,00086 (м2К)/Вт

R2=0,0007 (м2К)/Вт, 

    где R1-2 – абсолютные значения сопротивления загрязнения

       - теплопроводность стали

 

   

Вт/(м2 К)

 

  Определяем поверхность теплообмена по формуле

                      

м2

  Находим количество ТО необходимых для расчета ТО

                           n=Fрасч/Fап                               (46)

Найдём запас тепла, с которым будут работать теплообменники

Fзап. =Fап - Fрасч/Fрас  100

                      

        

   Вывод: принимаем 6 теплообменных аппаратов, с поверхностью теплообмена 212,5 м2 и тепловым запасом 9,14%

.