Расчёт теплообменного аппарата

Август 11, 2022

Главная
Физика
Расчёт теплообменного аппарата

Содержание

2. Назначение Теплообменник предназначен для охлаждения атмосферного газойля отводимого из колонны. Охлаждается за счет подачи нефти при
3. Исходные данные Атмосферный газойль: начальная температура tн1 = 325 ºС конечная температура tк1 = 247 ºС
4. Тепловой баланс В соответствии с данными для охлаждения амосферного газойля принимаю кожухотрубчатый теплообменник с плавающей головкой
5. Изменение температуры Δ tБ= 980С Δ tМ = 27 0С Средняя разность температур: Δtср = (Δtб
6. Основные характеристики Нефть при средней температуре 223.5°С имеет следующие характеристики: с2 = 2100 Дж/(кг·К) – удельная
7. Теплообменник Кожухотрубчатый теплообменник: 1 – крышка распределительной камеры; 2 – распределительная камера; 3 – кожух; 4
8. Предварительный тепловой расчет Расчет тепловой нагрузки: 405700 Вт, где кг/с Расход нефти: G2 = Q/c2(t2к -
9. Ориентировочный выбор теплообменника Нефть поступает в трубное пространство, а атмосферный газойль движется в межтрубном пространстве. Принимаем
10. Уточненный расчет теплообменного аппарата Коэффициент теплоотдачи от стенки к нефти: При параметрах теплообменника, выбранного после ориентировочного
11. Коэффициент теплоотдачи от нефти Величина критерия Рейнольдса равна: , α2 = Nu2λ2/dвн, где λ2 = 0.133
12. Коэффициент теплоотдачи от газойля Коэффициент теплоотдачи от атмосферного газойля к стенке: Объёмный расход смеси равен: ,
13. Коэффициент теплоотдачи от газойля Величина критерия Рейнольдса равна: , где μ1 = 6,7⋅10-3 Па⋅с – вязкость
14. Тепловое сопротивление стенки где δст = 0,002 м – толщина стенки трубки; λст = 17,5 Вт/м⋅К
16. Скачать презентацию

Слайд 2

Назначение
Теплообменник предназначен для охлаждения атмосферного газойля отводимого из колонны. Охлаждается за

счет подачи нефти при меньшей температуре в трубное пространство теплообменника.

Слайд 3

Исходные данные
Атмосферный газойль:
начальная температура tн1 = 325 ºС
конечная температура tк1 =

247 ºС
расход G1 = 2,14 кг/с
Нефть:
начальная температура tн2 = 220 ºС
конечная температура tк2 = 227 ºС
Рабочая среда:
трубное пространство Нефть
межтрубное пространство Атмосферный газойль
Материал:
корпус, опоры сталь 09Г2С ГОСТ 5520-79
трубки сталь Ст. 3 ГОСТ 9941-81

Слайд 4

Тепловой баланс
В соответствии с данными для охлаждения амосферного газойля принимаю кожухотрубчатый

теплообменник с плавающей головкой при следующей схеме распределения температур в теплообменнике:
247 0С Атмосферный газойль 325 0С
220 0С Нефть 227 0С

Слайд 5

Изменение температуры
Δ tБ= 980С Δ tМ = 27 0С
Средняя разность температур:
Δtср

= (Δtб – Δtм)/ln(Δtб/Δtм) =
(98 – 27)/ln(98/27) = 54,91 ºС
Средняя температура нефти:
223,5 ºС
Средняя температура атмосферного газойля:
t1ср = t2ср + Δtср = 223,5 + 54.16 = 277.66 ºС.

Слайд 6

Основные характеристики
Нефть при средней температуре 223.5°С имеет следующие характеристики:
с2 = 2100

Дж/(кг·К) – удельная теплоемкость [1, с. 285];
λ2 = 0,456 Вт/(м·К) – теплопроводность [1, c. 542-543];
μ2 = 2,4·10-3 Па·с – вязкость [1, с. 284].
Атмосферный газойль при средней температуре 278.16°С имеет следующие характеристики:
с1 = 2400 Дж/(кг·К) – удельная теплоемкость [1, с. 285];
λ1 = 0,159 Вт/(м·К) – теплопроводность [1, c. 542-543];
μ1 = 4,7⋅10-3 Па·с – вязкость [1, с. 284].

Слайд 7

Теплообменник
Кожухотрубчатый теплообменник:
1 – крышка распределительной камеры; 2 – распределительная камера; 3

– кожух; 4 – теплообменные трубы; 5 – сегментная перегородка; 6 – штуцер;7- крышка плавающей головки; 8 – крышка кожуха.

Слайд 8

Предварительный тепловой расчет
Расчет тепловой нагрузки:
405700 Вт,
где кг/с
Расход нефти:
G2 =

Q/c2(t2к - t2н),
где c2 = 2100 Дж/кг∙К – теплоемкость нефти [1 c. 537].
G2 = 405700/[2,1(227 - 220)] = 24,46 кг/с.

Слайд 9

Ориентировочный выбор теплообменника
Нефть поступает в трубное пространство, а атмосферный газойль движется

в межтрубном пространстве. Принимаем ориентировочное значение критерия Рейнольдса Reор = 15000, соответствующее развитому турбулентному режиму движения жидкости, при котором обеспечиваются наилучшие условия теплообмена. Cчитаем контакт теплоносителей идеальным, потери тепла отсутствуют.
Принимаем также ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Кор = 120 Вт/м2∙К, тогда ориентировочная поверхность теплообмена:
Fор = Q/Kор Δtср = 405,7∙103/120∙54,91 = 61,6 м2.
Принимаем теплообменник с близкой поверхностью теплообмена: 2-х ходовой с диаметром кожуха 500 мм и 132 трубками 25×2 [8, c. 622].

Слайд 10

Уточненный расчет теплообменного аппарата
Коэффициент теплоотдачи от стенки к нефти:
При параметрах

теплообменника, выбранного после ориентировочного расчёта, будем иметь скорость смеси в трубах:
Объёмный расход нефти равен:
, м3/с,
, м/с,
где fтр. – площадь сечения трубного пространства

Слайд 11

Коэффициент теплоотдачи от нефти
Величина критерия Рейнольдса равна:
,
α2 = Nu2λ2/dвн,

где λ2 = 0.133 Вт/м⋅К – теплопроводность нефти ,
Nu2 – критерий Нуссельта для нефти.
Фактическое значение критерия Рейнольдса:
Режим движения переходный в этом случае критерий Нуссельта:
Nu1 = 0,022ˑReˑ ˑPr (Pr1/Prст1),
где Рr2 = 11,05 – критерий Прандтля для нефти при 223 °С .
Принимаем в первом приближении отношение (Pr2/Prст2)0,25 = 1, тогда
Nu = 0,022⋅8506,50,8⋅11,050,4 = 81,99.
α2 = 81,99⋅0,456/0,021 = 519,27 Вт/м2⋅К.

Слайд 12

Коэффициент теплоотдачи от газойля
Коэффициент теплоотдачи от атмосферного газойля к стенке:
Объёмный расход

смеси равен:
, м3/с,
, м/с,
где fтр. – площадь сечения трубного пространства .

Слайд 13

Коэффициент теплоотдачи от газойля
Величина критерия Рейнольдса равна:
,
где μ1 =

6,7⋅10-3 Па⋅с – вязкость атмосферного газойля .
В этом случае критерий Нуссельта:
Nu1 = 0,24Re0,6Pr10,36(Pr1/Prст1),
где Pr1 = 10,1 – критерий Прандтля для атмосферного газойля.
Принимаем в первом приближении отношение (Pr1/Prст1)0,25 = 1, тогда
Nu1 = 0,24⋅1538,10,6⋅10,10.36 = 45,1.
α1 = Nu1λ1/dн,
где λ1 = 0,159 Вт/м⋅К – теплопроводность атмосферного газойля ,
Nu1 – критерий Нуссельта для кислоты.
Критерий Рейнольдса:
μ1 = 9,7⋅10-3 Па⋅с – вязкость атмосферного газойля .
α1 = 45,1⋅0,159 /0,025 = 286,6 Вт/м2⋅К.

Слайд 14

Тепловое сопротивление стенки
где δст = 0,002 м – толщина стенки трубки;

λст = 17,5 Вт/м⋅К – теплопроводность нержавеющей стали ;
r1= 1/1160 м⋅К/Вт– тепловое сопротивление загрязнений cтенок
r2=1/2900 м⋅К/Вт – тепловое сопротивление загрязнений cтенок ;
Σ(δ/λ) = 0,002/17,5 + 1/1160 + 1/2900 = 10,6⋅10-4 м⋅К/Вт.

Расчёт теплообменного аппарата

Содержание

НазначениеТеплообменник предназначен для охлаждения атмосферного газойля отводимого из колонны. Охлаждается за

Исходные данныеАтмосферный газойль:начальная температура tн1 = 325 ºСконечная температура tк1 =

Тепловой балансВ соответствии с данными для охлаждения амосферного газойля принимаю кожухотрубчатый

Изменение температурыΔ tБ= 980С Δ tМ = 27 0С Средняя разность температур:Δtср

Основные характеристикиНефть при средней температуре 223.5°С имеет следующие характеристики:с2 = 2100

ТеплообменникКожухотрубчатый теплообменник:1 – крышка распределительной камеры; 2 – распределительная камера; 3

Предварительный тепловой расчетРасчет тепловой нагрузки: 405700 Вт,где кг/сРасход нефти:G2 =

Ориентировочный выбор теплообменникаНефть поступает в трубное пространство, а атмосферный газойль движется

Уточненный расчет теплообменного аппарата Коэффициент теплоотдачи от стенки к нефти:При параметрах

Коэффициент теплоотдачи от нефтиВеличина критерия Рейнольдса равна: , α2 = Nu2λ2/dвн,

Коэффициент теплоотдачи от газойляКоэффициент теплоотдачи от атмосферного газойля к стенке:Объёмный расход

Коэффициент теплоотдачи от газойляВеличина критерия Рейнольдса равна: , где μ1 =

Тепловое сопротивление стенкигде δст = 0,002 м – толщина стенки трубки;

Похожие презентации