Процессы и аппараты НГП (стр. 1 из 6)

ЗАДАНИЕ

для курсового проектирования по

Процессам и аппаратам НГП

Учащемуся 4 курса,

группы по специальности 240404 «Переработка нефти и газа»

Рассчитать необходимую поверхность теплообмена и число стандартных теплообменных аппаратов типа «труба в трубе» для нагрева нефти дистиллятом дизельного топлива при следующих исходных данных:

дистиллят дизельного топлива G₁=16х10³ кг/ч, р

=0,835, n₂₉₃=1,05х10^-6 м²/с, n₃₂₃=1х10^-6 м²/с

начальная температура Т₁^¢=538 К, Т₁^²=433 К

нефть G₂=86х10³ кг/ч, р

=0,860, n₂₉₃=2х10^-6 м²/с, n₃₂₃=1,7х10^-6 м²/с

начальная температура Т₂^¢=393 К

Рассмотреть два варианта расчёта:

наружная и внутренняя трубы гладкие;

наружная поверхность внутренней трубы оребренна.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Технологический раздел

1.1. Классификация теплообменников, применяемых в нефтепереработке

1.2. Назначение теплообменника – «труба в трубе»

1.3. Теоретические основы процесса теплопередачи

1.4. Описание схемы работы теплообменника. Рабочие параметры

1.5. Обслуживание и чистка теплообменника

1.6. Техника безопасности и охрана окружающей среды

2 Расчётный раздел

2.1. Выбор конечной температуры

2.2. Температура нефти на выходе из теплообменника и его тепловая нагрузка

2.3. Средний температурный напор

2.4. Выбор т/о

2.5. Физические параметры теплоносителей при их средних температурах

2.6. Коэффициенты теплоотдачи

2.7. Коэффициент теплопередачи

2.8. Поверхность теплообмена

Список используемой литературы

ВВЕДЕНИЕ

В нефтеперерабатывающей промышленности широко распространены процессы теплообмена (нагревания и охлаждения) жидкостей и газов без изменения их агрегатного состояния, а также испарение жидкостей и конденсация паров. Для этого существуют специальные теплообменные аппараты.

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Классификация теплообменников, применяемых в нефтепереработке

Эти процессы осуществляют в теплообменниках, конденсаторах, холодильниках. В зависимости от способа передачи тепла различают три группы теплообменных аппаратов:

·поверхностные; в которых тепло передается через поверхность, разделяющую обменивающиеся теплом среды;

·смешения, в которых тепло от одной среды к другой передается при непосредственном соприкосновении;

·регенеративные, в которых среды нагреваются при соприкосновении с ранее нагретыми твердыми телами, заполняющими аппарат и периодически нагревающимися другим теплоносителем.

К поверхностным теплообменникам относятся кожухотрубчатые; элементные, змеевиковые, спиральные, типа «труба в трубе» и др. Наиболее распространены кожухотрубчатые теплообменники, которые применяют при больших расходах маловязких жидкостей или газов. Если жидкости имеют высокую вязкость и их расход невелик; используют теплообменники типа «труба в трубе». Змеевиковые теплообменники обычно применяют при небольших тепловых нагрузках.. В конденсаторах охлаждаются пары нефтяных дистиллятов, отводимых с верха ректификационной колонны. Конденсаторы по конструкции и принципу работы делятся на трубчатые, погружные и смешения. Наиболее пожароопасны трубчатые конденсаторы, так как при внезапном прекращении подачи охлаждающей воды на установку пары бензина могут не сконденсироваться в аппарате. Погружные конденсаторы широко распространены, однако на вновь строящихся установках их не применяют, так как они громоздки и коэффициент теплопередачи их невысок. В конденсаторах смешения пары нефтепродукта конденсируются при непосредственном смешении с охлаждающей водой. Конденсат и вода собираются внизу аппарата и разделяются на два слоя из-за разной плотности.

Холодильники на нефтеперерабатывающих заводах предназначены для охлаждения жидких дистиллятов и остатков после перегонки нефти. По конструкцийхолодильники мало отличаются от теплообменников и бывают двух видов: трубчатые и погружные. Холодильники трубчатого типа наиболее пожароопасны, так как запас воды в них невелик и трубки часто выходят из строя.

Для охлаждения аппаратов на нефтеперерабатывающих заводах расходуется очень много воды. Чтобы уменьшить ее расход, используют оборотные системы. В настоящее время в нефтепереработке и нефтехимии объем оборотного водоснабжения составляет 85% общего расхода. Оборотные системы довольно сложны — это водозаборы, насосные станции, очистные сооружения, сеть водопроводов и т.п. Создание и эксплуатация таких комплексов требует больших капиталовложений. В результате поисков новых систем охлаждения были созданы аппараты воздушного охлаждения (АВО)_.

1.2 Назначение теплообменника – «труба в трубе»

Теплообменники типа «труба в трубе» используются в основном для нагрева или охлаждения теплоносителя в тех случаях, когда требуются небольшие поверхности теплообмена (обычно до 50 м²). Они также могут использоваться в процессах, сопровождающихся частичным кипением или конденсацией теплоносителя. Преимущество теплообменника «труба в трубе» заключается в разнообразии компоновок, и, кроме того, они могут быть быстро собраны из стандартных элементов на месте монтажа. При необходимости поверхность теплообмена может быть увеличена за счет установки дополнительных секций. Подходящим выбором конструкции входных и выходных патрубков можно обеспечить эффективную очистку поверхностей теплообмена по обеим сторонам. Можно просто выполнять контроль распределения потоков теплоносителя по каждому каналу теплообменника, что особенно важно при охлаждении вязких жидкостей, когда в случае необходимости один насос может быть установлен для группы теплообменников. Главными недостатками теплообменников «труба в трубе» являются большой объем и стоимость. на единицу поверхности теплообмена.

Область применения

Простейший вид теплообменника «труба в трубе» представляет собой У-образную трубу, помещенную внутри трубы такой же формы. Теплообменники «труба в трубе» с продольными ребрами были разработаны в конце второй мировой войны. Теплообменники «труба в трубе» используются вместо кожухотрубных теплообменников при выполнении хотя бы одного из следующих условий:

низкий коэффициент теплоотдачи со стороны кожуха: Если отношение коэффициентов теплоотдачи внутри труб к коэффициентам в межтрубном пространстве больше 2:1, то следует использовать развитые поверхности. Типичным примером могут служить теплообменники с газом или вязкими жидкостями в межтрубном пространстве и водой, паром или жидкостью с низкой вязкостью в трубах. Чем больше это отношение, тем более эффективным будет применение развитых поверхностей, поскольку при этом могут быть увеличены число и размер ребер ;

«пересечение» или близкие значения температур по горячей и холодной стороне. Конструкция теплообменников «труба в трубе» позволяет в точности воспроизвести режим противотока, И ситуация, при которой возникает «пересечение» температур, легко устранима. Поскольку теплообменники типа «труба в трубе» имеют модульную структуру, они могут быть смонтированы последовательно и параллельно с минимумом коммуникационных трубопроводов и на общем фундаменте;

высокие давления. Для выбранной мощности теплообменники «труба в трубе» имеют меньший диаметр наружной трубы, чем диаметр кожуха в кожухотрубных теплообменниках. Наружные трубы обычно не имеют сварных швов, и их диаметр варьирует от 50 до 200 мм, хотя в особых случаях возможны и большие диаметры. Следовательно, при высоком давлении в наружной трубе требуется меньшая толщина стенок из-за малого диаметра;

малые мощности. Теплообменники «труба в трубе» часто используются для небольших мощностей, при которых нет необходимости применять оребренные трубы (например, при использовании в качестве теплоносителя воды). В этом случае применяются гладкие трубы или пучки гладких труб.

1.3 Теоретические основы процесса теплопередачи

Тепловые процессы или теплообмен — обобщенное название процессов передачи энергии в виде теплоты между телами, имеющими различную температуру.

Движущей силой процесса теплообмена является разность температур. Причем передача теплоты осуществляется от тела с большей к телу с меньшей температурой.

К тепловым процессам, используемым в промышленности, относятся процессы нагревания, охлаждения, испарения и конденсации.

Вещества и тела, участвующие в процессе теплообмена, называются теплоносителями. Теплоносители с более высокой температурой, отдающие теплоту в процессе теплообмена, называются горячими теплоносителями, вещества с более низкой температурой, воспринимающие теплоту в процессе теплообмена, называются холодными теплоносителями.

Передача теплоты может осуществляться как при непосредственном соприкосновении теплоносителей, так и через тепло-проводящую стенку (поверхность теплообмена) и является основным расчетным конструктивным параметром теплообменных аппаратов (теплообменников).

Различают стационарные (установившиеся) и нестационарные (неустановившиеся) теплообменные процессы.

При стационарных процессах, характерных обычно для непрерывно действующих теплообменных устройств, температура в каждой точке рабочего объема (тела) не меняется во времени.