Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 [ 74 ] 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106

Так как расчётная величина температуры стенки отличается от ранее принятой на

(278,8-273)-(279-273)

100% = 3,1%(5%,

279-273

то дальнейшего уточнения Т не требуется.

Расчёт коэффициента теплопередачичерез стенку, контактирующую с нефтью

40. Задаемся температурой стенки Т„= 254 К. 4].Параметры нефти при данной температуре

Р254 =

1 + 746-Ю-*-(254-293)

= 91б,7кг/м;

Ср,з,=-(762 + 3,39-254) = 1717; V890 кг-К

v,3, =28,8-10-"-е-"-"*""- =0,1944м/с;

"«" = - О00047 - 254) = 0,155-?;

8У0 м - К

254 =-

0,155

= 98,5-10-м/с. 1717-916,7

42.Параметр Прандтля при температуре стенки Pr„„=Al91i 1973401.

98,5-10-

43.Параметр Грасгофа

Gr =

9-9,81-746-10-*-(290,5-254)

= 5154.

0,1944

44. Произведение параметров . - ,

(Gr-Pr) =5154-40871 = 0,21-10*. 45.Так как (Gr-Pr) <10 то коэффициент теплоотдачи по

формуле (11.5)

a,.,=0,76-i-(0,21-I0)"

40871 U973401

0,25

= 0,594

Вт м-К

46.Величина критерия I,, по формуле (11.29)

= 0,0711.

1,395-1009-2-(254-253)

47.Интегральные коэффициенты внешней теплоотдачи резервуара к воздуху в дневное и ночное время, а также в среднем за сутки по формулам (11.26), (11.30), (11.32)

254-253 V

а,д„-77,45-

0,0228

-0,0711

-0,193

а, =135,5

0,0228 34,2

254-253 253

-0,381 / Ч

ч 0.199

11,2-10-*

= 66,6Вт/(м-К); = 12,8Вт/(м-К);

66,6-8,5 + 12,8-15,5 3 ВтДм-К). 24

48.Коэффициент теплопередачи от нефти к воздуху через стенку, смоченную жидкостью, по формуле (11.4)

1 M29, L.i,72

0,594 40 31,9

м-К Вт

Откуда К„= 1/1,72 = 0,583 ВтДм К).

49.Проверяем правильность выбора температуры стенки

Т-, = 290,5 - -5- (290,5 - 253) = 253,5К.

Так как отклонение расчетной температуры от принятой (253,5-273)-(254-273)

100% = 2,63%(5%,

254-273

то больше уточнять величину Т„ нет необходимости.

Расчёт коэффициента теплопередачи через днище резервуара

50.Задаемся ориентировочной температурой внутренней поверхности днища Тд = 286 К.

51.Плотность, удельная теплоёмкость, кинематическая вязкость, коэффициенты тепло - и температуропроводности нефти при этой температуре

Р286 =

1 + 746-10-*-(286-293)

= 894,7кг/м

vse = 28,8 1• e--of-") = 61,3 • 10""м /c;

„286 = - 0,00047 286) = 0,152

890 m К

52. Параметры Прандтля и Грасгофа при температуре Тд

92,9-Ю-

9•9,81-746-10--(290,5-286)

Сгд =-- = 638131.

(61,3-10-") 53.Величина произведения

(СГд.Рг„) = б38131-40871 = 26,1-10.

54.Величина коэффициента теплоотдачи от нефти к днищу по формуле (11.7)

а,.0,5.Щ.(«,,.,о.Г.

40871 66001

\0.25

= 0,794-1"

55.Коэффициент теплопередачи через днище из формулы (11.17)

11 0,005 3,14-34,2 м-К Кд 0,794 40 8-1,6 Вт

что даёт Кд = 1/9,65 = 0,104 Вт / (м . К).

56.Проверка правильности выбора температуры днища

Т" = 290,5 - - (290,5 - 275) = 285,6К.

Так как

(285,6-273)-(286-273)

286-273

то температура днища задана верно.

•100% = 3,04%(5%,

Расчёт вероятной температуры нефти к концу периода хранения

57.Коэффициент теплопередачи от нефти в окружающую среду по формуле (П-3)

0,104-918 + 0,380-313,6 + 0,583-966,5 + 0,382-1864,6

К,=-

= 0,36741-

4062,7 м-К

58.Вероятная температура нефти к концу периода хранения по формуле (11.1)

Т,= 258+ (323-258)-ехр

0,367-4062,7-30-24-3600

= 306,9К.

7,37-10-1848

59.Расчётная средняя температура нефти по формуле (11.1а)

7,37-10-1848

Т; =258+ (323-258) •

0,367-4062,7-30-24-3600

1 - ехр

0,367-4062,7-30-24-3600 7,37-10"-1848

= 314,6К.

Пример 11.2. Используя данные и результаты расчётов примера 11.1, рассчитать размеры теплообменного аппарата, который должен быть установлен в резервуаре. Теплоноситель - насыщенный водяной пар с параметрами Р„,р = 0,39 МПа; Т„ = 416 К. Разогрев нефти осуществляется в течение 5 суток.

Нефть из резервуара откачивается насосами с подачей не менее 700 мУч. Насосная расположена на расстоянии 800 м от резервуара и выще нижней отметки днища резервуара на 2 м. Высота всасывания насосов 4 м. Подводящий трубопровод имеет наружный диаметр 529 мм и толщину стенки 8 мм.

Принять, что нефть содержит 20% парафина (скрытая теплота его плавления К= 230,3 кДж/кг).

Решение

1.Внутренний диаметр подводящего трубопровода по формуле (5.6)

d = 0,529 - 2 - 0,008 = 0,513 м. 2.Секундный расход и скорость нефти в нём по формулам (5.7), (5.8)

Q = 121о,194м/с;

и = -

3600 4-0,194

3,14-0,513

у = 0,939м/с.

3.Поскольку температура откачиваемой из резервуара нефти неизвестна предположим, что её течение в подводящем трубопроводе происходит в зоне гидравлически гладких труб турбулентного режима (ш=0,25; р=0,0246).

4.Минимально необходимая температура подогрева нефти по формуле (11.32)

Т =293 + 5-- •

0,108-0,25 ;

0,0246-

0,194-°- - (28,8-10-)°-800 1,05

0,513

i5~m

= 336,5К.

Принимаем с запасом температуру подогрева = 340 К. 5.Величина отношения

Тпод-То 340-258 Т-Т1 267-258

= 9,1>2.

Следовательно, средняя температура нефти в процессе подогрева по формуле (11.9)

Т„=258 + М = 291К. 1п9,1

б.Плотность, удельная теплоёмкость, кинематическая вязкость, коэффициенты тепло - и температуропроводности нефти, параметр Прандтля при этой температуре по формулам (1.1), (1.5), (1.6), (1.9) и (7.11)

Р291 -

1 + 746-10"-(291-293)

= 891,3кг/м;

С.„„, =Щ£-(762 + 3,39-291) = 1850: кг-К

-р291

V890

V,,, =28,8-10-- е--"*-**-") = 3 5,7 -10- м / с; н291 =-(1-0,00047-291) = 0,152-

P,=bZi = 38775.

92,2-10

Расчёт коэффициента теплопередачи через крышу

7.Задаёмся ориентировочной температурой крыши Т„ = 279 К.

8.Средняя температура газового пространства

Т,„=0,5-(291 + 279) = 285К. 9.Коэффициент объемного расширения паровоздушной смеси в газовом пространстве

(3 =-i- = 3,51-10-n/K.

Ю.Коэффициент теплопроводности, параметр Прандтля, кинематическая вязкость, параметр Грасгофа воздуха при Т,, по формулам (7.11) и с учётом табл. 1.5

285 - 283 Вт

.оад = 0,0251 + (0,0259 - 0,0251) - = 0,0253

293-283

(м-к)

РГ.03Д = 0,705 - (0,705 - 0,703) - - = 0,705;

возд253

293-283

= 11,2-10-м/с.

- + 0

0,1-253-14,1

11. Произведение параметров

Сг-РГз„зд=85,4-10-0,705 = 60,2-10;

12.Так как величина Gr - Ргд > 10, то коэффициент теплопередачи от «зеркала» нефти в газовое пространство резервуара по формуле (11.20) при Тз =Т„

а„ «1,14-291-285 =2,07 Вт / (м К). 13.Коэффициент конвекции по формуле (11.24)

=0,18-(б0,2-10)°=89,2.

14.Эквивалентный коэффициент теплопроводности газового пространства по формуле (11.22)

А.з<«0,0255-89,2 = 2,25 Вт / (м - К).

15.Из примера 11.1 берем величины параметров воздуха при температуре 253 К: возд«з =00228Вт/(м-К); Сз = 1009 Дж/(кг-К); р.,33 = 1,395 кг/м;

Vз„зд«з =11.2-10-м/с; Кедзз =6107143. 16.Величина критерия Ig по формуле (11.28)