Добыча газа по схеме труба в трубе

сировини регулюється автоматично клапаном який встановлюється на лінії подачі сировини в колону.

1. Рівень залишку в колоні

Рівень залишку  в колоні є гідрозатвором і  не дає можливості попадати паровій  фазі в трубопровід, а пізніше  у відцентровий насос Н-1. Якщо рівень залишку в колоні не регулювати або не контролювати то пари можуть попасти у відцентровий насос, який перестане перекачувати мазут і буде працювати сам на себе. А так як сировина безперервно подається в колону то її рівень буде зростати. Рідина може повністю залити колону і процес ректифікації припиняється. Рівень залишку в колоні вибирають таким, щоб забезпечити стабільну роботу насоса, після виникнення аварійної ситуації", на протязі десяти хвилин. Вона регулюється клапаном який встановлюється на виході насоса Н-1.

2. Температура на тарілках виводу гасової і дизельної фракцій

Вона впливає  на вихід і якість гасової і  дизельної фракцій і на витрату  водяної пари у відпарній колоні. При збільшені температури на тарілках виводу гасової і дизельної  фракцій в рідині, що знаходиться на тарілках зменшується кількість легких фракцій і для їх відпарювання в додатковій колоні необхідно менше водяних парів. Температура на тарілках виводу гасової і дизельної фракцій регулюється кількістю циркуляційного зрошення. При підвищенні температури на тарілках потрібно збільшити подачу циркуляційного зрошення, а при зменшенні температури - зменшити подачу циркуляційного зрошення.

В колоні обов'язково контролюється якість одержуваних  продуктів за допомогою газового або рідинного аналізатора [3],

 

6 Технологічний  розрахунок теплообмінного апарату

3. Вихідні дані

Гарячий теплоносій (дизельне паливо): масова витрата С/, =5,21 кг

• відносна густина р_А =0,835; кінематична в'язкість при 20 °С

35 • 10"⁶—, при 50°С - = 2,52- 1СГ⁶ м²/с; початкова  температура =250°С; кінцева температура = 135°С. Холодний теплоносій (нафта): масова витрата = 22кг/с ; відносна густина =0,915 ;

 

4. Температура нафти на виході із теплообмінника і його теплове навантаження

Для наступних  розрахунків необхідно перевести  відносну густину теплоносіїв

Для дизельного палива =0,835 :

0,835+5*0,000738=0,853 Для  нафти рі⁰ =0,915 :

=0,915+5 *0,000647=0,918

Ентальпії теплоносіїв  визначаємо з таблиці [8]:

кДж

= 9523 = ⁵⁶⁸ 'і

Підставивши знайдені величини в рівняння теплового балансу, дістанем:

6,3 • (568-281)-0,95 = 24,2 ~¹¹⁴) (6.3)

кД_ж

Звідси = 184,98 . Цій ентальпії відповідає температура т"= 366к .

Теплове навантаження теплообмінника рівне:

£>, = в_і • - д_т.) = 6,3 • (568- 281) = 1808Дж

 

6.3 Середній температурний напір

Середній температурний напір теплообміннику визначаємо за

формулою Грасгофа, маючи на увазі, що в апараті проходить  протитік теплоносіїв за схемою:

523К Дизельне  паливо 408К  ►

366К Нафта  336К < 

 

6.4 Вибір теплообмінника

Для того щоб вибрати один з теплообмінників типу «труба в трубі», потрібно орієнтовно вибрати необхідну поверхню теплообміну.

Приймемо коефіцієнт теплопередачі к = 2

теплообміну визначиться  за формулою:

Вибираємо теплообмінник  з поверхнею теплообміну за зовнішнім  діаметром

внутрішньої труби (без ребер) 30м".

 

 

6.5 Фізичні параметри теплоносіїв при їх середніх температурах

6.5.1 Фракція дизельного палива

 

= 0,835 - 0,000735(466- 293) = 0,707 (6.7)

 

Кінематична в'язкість  розраховується за формулою Гросса

Тоді кінематична  в'язкість дизельного палива при  температурі 466К визначиться з рівняння:

3,45 * 10^_6 Г_с&1 - 273 466 - 273

= 0,343 * Ід — = 0343*  = 0337

г-₄₆₆ Т_г - 273 293 - 273

коефіцієнт  теплопровідності 1_ср2 = 0,122—^ ,теплоємність с_го2 = 2,04

відносна густина

= 35i = 4,28* 1СГ⁶

Ср2

6.6 Коефіцієнт тепловіддачі

 

6.6.1 Коефіцієнт тепловіддачі а_г від дизельного палива до внутрішньої поверхні малої труби

= 0,785 * 0,04² * 7 = 0,0088 м² (6.10)

•

де d_s = 0,04 - внутрішній діаметр внутрішньої труби; N_± = 7 - число труб в одному апараті [8]. Тоді

6,3 м

= 1,01-

707* 0,0088 с

Отже, режим  руху турбулентний, тому величину а_г розраховуємо за формулою:

Критерій Прандля:

Арк.

КР. АКТ-04.00.000 ПЗ

 

V = П_6б = 2,36* 10 ^ь —

 

 

6.5.2 Нафта

£Г₁ = 0,021 *

 

 

6.6.2 Коефіцієнт тепловіддачі а₂ від гладкої зовнішньої поверхні малої труби до нафти

Нафта рухається  по міжтрубному просторі кільцевого перерізу, площа якого для одного ходу визначається за формулою:

 =0,785^(^-0, (6-14)

де О_в = 0,079 м - внутрішній діаметр зовнішньої труби;

 = 0,040 м - зовнішній діаметр внутрішньої труби . Тоді

 = 0,785 * 7 * (0.079² - 0,048²) = 0,022 м²

Швидкість потоку нафти:

= 1,26- (6.15)

Еквівалентний діаметр кільцевого перерізу:

 = 0₃-сі₃ = 0,079- 0,048 = 0,031 м (6.16) Критерій Рейнольдса:

1,26*0,031

= 9126 (6.17)

4,28*10"®

 

 

6.6.3 Коефіцієнт тепловіддачі ребристої зовнішньої поверхні малої

труби до нафти

Розрахунок  ведемо за формулою:

«2 =«2(1+^^) (6-20)

де к - висота ребра, - характеристика ефективності прямих поздовжніх ребер; - товщина ребра, - крок ребер по окружності труби, м. Для прийнятих ребристих труб к = 0,013 м і <5 = 0,001 м. [8] Значення Р вираховується за формулою:

Р = Т^- ₅ (6.21)

гпп

де Йі - гіперболічний тангенс; величина т вираховується за формулою:

^т= ттл 6-22)

в якій Яр - коефіцієнт теплопровідності матеріалу ребер, в нашому випадку

Вт

рівний 46,5

                          2 * 0,013 » 0,38 - 0,001\ Вт

а = 723,959 * 11 +      = 1581 ——

\ 0,0075 ) м²К

Як видно, коефіцієнт тепловіддачі від ребристої поверхні в 2 рази більший ніж коефіцієнт тепловіддачі від гладкої поверхні до нафти.

 

6.7 Коефіцієнт  теплопередачі 

6.7.1 При  відсутності ребер і чистих  поверхнях труб:

= 346,191

703,6 46,5 723,059

Вт

М²К

(6.25)

1 0,004 1

 

6.7.2 При відсутності ребер і забруднених поверхнях труб

 

Тепловий опір зі сторони фракції дизельного палива становить

^ = 0,00061^м"

 

а зі сторони  нафти

— = 0,00104— [8]

Я₂ ' Вт

Тоді

= 220-+ 0.00061 + 0,00104

346,191

6.7.3 При  ребристій зовнішній поверхні  внутрішньої труби і відсутності Забрудненн

 

В прийнятому для розрахунку теплообміннику поверхня теплообміну /*! — ЗО М", а коефіцієнт ребристості (при 20 ребрах) ц> — 4,3 , тому величина ребристої поверхні:

£2 = ^ = 4,3*30= 129 м² Тоді

Як видно, даному випадку коефіцієнт теплопередачі  346,191 рази вищий, ніж при не ребристій поверхні.

6.7.4 При  ребристій зовнішній поверхні  внутрішньої труби і наявності забруднення

 

Ет

(6.27)

1+0,00061+0., 00104

604,455

6.8 Поверхня теплообміну 6.8.1 При відсутності ребристості і забрудненій поверхні

= 75,4

(6.28)

 

Необхідне число  здвоєних секції:

 

Приймаємо = 3.

6.8.2 При ребристих трубах і забрудненій поверхні

Приймаємо = 2.

З розрахунку виходить що поверхня теплообміну при ребристих  трубах в 1,37 рази менший, ніж при  гладких трубах . Ефект оребрення  зовнішньої поверхні внутрішньої труби був би значно більшим, якщо б в між трубному просторі проходив більш в'язкий продукт. Здвоєні секції вносяться в схему установки послідовно, причому теплоносії рухаються протитоком . (Рис 6.1)

Рисунок 6.1 - Схема з єднання секцій теплообмінників

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Висновки

У даній курсовій роботі було розглянуто розрахунок теплообмінного апарату типу "труба в трубі". Було описано призначення, суть і  хімізм, а також наведена характеристика сировини продуктів процесу для нагрівання нафти фракцією гасу на установці атмосферно-вакуумної перегонки (АВТ), її принципова технологічна схема, особливості та основні параметри.

Під час курсової роботи було розглянуто будову та роботу теплообмінного апарату типу "труба в трубі", вплив параметрів на роботу установки АВТ.

Також було здійснено  технологічний розрахунок теплообмінного апарату типу "труба в трубі", за яким отримано такі результати:

середній температурний  напір в теплообміннику: АТ_ср = 109 К

коефіцієнти тепловіддачі: а_г = 703,6 Вт/(м -К),

а₂ = 723,959 Вт/(м²-К),

с4 = 1581 Вт/(м²-К);

коефіцієнт  теплопередачі: к = 346,191 Вт/(м~-К);

к_г= 604,455 Вт/(м²-К); к[ =303 Вт/(м²-К);

поверхність теплообмінну:

при відсутності  оребреня і забруднених поверхонь: F^! = 75,4 м²,

при оребрені труб і забруднених поверхонь: і⁷ = 54,75 м².

Вибираємо теплообмінник  з поверхнею теплообміну за зовнішнімт

• • 2 діаметром внутрішньої труби (без ребер) 30 м. Технічні характеристики теплообмінника: діаметр внутрішніх труб (48x4)* 10" м; діаметр зовнішніх труб (89><5)* 10" м; допустима максимальна

температура в  трубному просторі - не більше 723 К; в  міжтрубному просторі - не більше 473 К.

Враховуючи  припущені температури потоків, направимо по внутрішнім трубах дизельне паливо, а по міжтрубному просторі - нафту.

Із отриманих  даних робимо висновок, що краще  використати теплообмінник типу труба в трубі із оребреними трубами. Що дає можливість збільшити площу  теплообміну.

При розрахунках  отримано, що поверхня теплообміну  при оребрені в два рази більша, ніж при гладких трубах. Ефект може бути більшим, якщо в між трубному просторі пропускати більш в'язкий продукт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список літературних джерел

 

1. Гаєва JI.I., Дем'янчук Я.М. Конспект лекцій з дисципліни: виробничі процеси і обладнання об'єктів автоматизації.- Факел, Івано-Франківськ, 2010р.
2. Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа / Под редакцией Бондаренка Б.И. - М.: Химия, 1983.-128с.

3. http://uk.wikipedia.org/wiki/Ha(t>Ta .
4. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc _physics/2550/ÒÅÏËÎÏÅÐÅÄÀ×À .
5. Гуревич И.Г. Технология переработки нефти и газа.- М.: Химия, 1972.

6. Братичак М.М., Гринишин О.Б. Технологія нафти та газу,- Львів.: Львівська політехніка, 2002.

7. Багиров И.Г. Установки первинной переработки нефти.- М.: Химия, 1979.
8. Кузнецов A.A., Кагерманов С.М., Судаков E.H. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности.- Л.: Химия, 1974,- 223 с.
9. Скобло А.И., Трегубов И.А., Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышлености. 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Химия,1982.- 584 с, 363 ил.
10. Рудин М. Г., Драбкин А. Е. Краткий справочник нефтепереработчика- Л.: Химия, 1980.-328 с.
11. Клюев О.І., Луняка К.В., Русанов С.А. Експлуатація та обслуговування машин. - Херсон, ХНТУ. 2008. - 50с.
12. Шлезинг В.Г. Планирование успеха в реализации пограммы производства экологических топлив.Нефтегазовые технологии. - 2004. - № 4. - С. 60.