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

- = 2,73-10-.

l,395-1009-2-(279-253)

17.Интегральный коэффициент внешней теплоотдачи от поверхности крыши к воздуху в дневное и ночное время по формулам (11.27), (11.30)

а,„=0,00022-М?-(2,73-10-)

\-1,76

а,„ =0,035

34,2 0,0228

279-253 У-

= 8,02Вт/(м2-К).

34,2

- 0,716°" - 6107143°-* =5,58 ВтДм-К).

18.Усредненная за сутки величина интегрального коэффициента внешней теплоотдачи для крыши по формуле (11.32)

a,=M?:M±peizM = M5 Вт/(м=.К,

19.Коэффициент теплопередачи от нефти к воздуху через крышу резервуара по формуле (11.19)

1 .,M1,MW,.2,60

2,07 2,25 40 6,45

Следовательно, К,= 1/2,60 = 0,385 Вт/(м2К).

20.Проверяем правильность выбора температуры крыши

Т; = 285-- - (285 - 253) = 279,1К. 2,07

Так как расхождение ранее принятой температуры крыши и найденной в результате расчётов составляет

(279,1-273)-(279-273)

• 100% = 1,67% < 5%,

279-273

то выбор температуры крыши резервуара сделан верно.

Расчёт коэффициента теплопередачи через стенку, контактирующую с газовым пространством резервуара

21.Так как средняя температура газового пространства нами уже найдена (Т, „ = 285 К), то величины Х, „, v,,, Pr,, при ней пересчитывать нет необходимости.

Задаемся ориентировочной температурой стенки Т„ = 279 К и вычисляем её расчётное значение аналогично примеру 11.1:

Gr =

85,4-10;

4,41-9,81-3,51-10--(285-279) (14,37-10")

Gr - Рг,„з, = 85,4-10 - 0,0252 = 60,2 - Ю; а,, «1,14-291-285 =2,07 Вт/ {и К); 8, =0,18-(60,2-10)°-89,2; 3=0,0255-89,2 = 2,25 Вт / (м - К); 1 1 4,41 , 0,009 1

: = 2,60

2,07 2,25 40 6,26 ~" Вт К„,= 1/2,60 = 0,385 Вт/(м-К); 0,385

Т =285-

2,07

- (285-253) = 279,1К.

Так как отклонение Т„ от принятой величины Т„ составляет (279,1-273)-(279-273)

279-273

100% = 1,67% < 5%,

то пересчитывать температуру стенки, контактирующей с газовым пространством резервуара нет необходимости.

Расчёт коэффициента теплопередачи через стенку, контактирующую с нефтью

22.3ацаёмся температурой стенки Т„=254 К. Так как температура стенки та же, что и в примере 11.1, то воспользуемся уже найденными величинами р,,, = 916,7 кг/м; С,,,= 1111 Дж/(кг-К); v, =0,1944 mV с; ?.„,з.=0Л55 Вт/(м-К); а,з, = 98,5-10 mVc; Р,„= 1973401.

23.Параметр Грасгофа

9-9,81-746-10--(291-254)Зз 0,1944

24. Произведение параметров

(Gr • Рг)„ = 5,23 -10 - 40871 = 0,214 • 10. 25.Так как данное произведение меньше, чем 10, то коэффициент теплоотдачи по формуле (11.5)

а,с.=0,15-

0,155

(202,6-10°)

0,33

40871 1973401

\0,25

= 922,3

Вт м-К

26.Величина интегрального коэффициента теплоотдачи при выбранной температуре стенки уже найдена в примере 11.1 и составляет а, = 31,9 Вт/(м2-К). Поэтому находим коэффициент теполопередачи от нефти к воздуху через стенку, смоченную жидкостью, по формуле (11.4)

l 0, L.i,70

0,6 40 31,9 Откуда К„= 1/1,70 = 0,589 Вт/(м2 - К).

27.Проверяем правильность выбора температуры стенки

Т = 291- (291 - 253) = 254,6К . 0,6

Так как отклонение Т от Т„ составляет (254,6-273)-(254 - 273)

00% = 3,14%<5%,

254-273

то уточнять величину температуры стенки нет необходимости.

Расчёт коэффициента теплопередачи через днище резервуара

28.Задаёмся ориентировочной температурой внутренней поверхности днища Тд = 286 К. Так как эта величина совпадает с принятой в п. 50 примера 11.1 то величины pje, Cp2s6, ги, Мъь-: гл можно взять оттуда.

29.Параметр Грасгофа при температуре Т

Gr =

9-9,81-746-10-(291-28б)

----- = 709034.

(61,3-10-)

30.Величина произведения

• Рг„ = 709034 • 40871 = 29 -10. 31.Величина коэффициента теплоотдачи от нефти к днищу по

формуле (11.7)

а,.=0,5-

0,152 34,2

(0,29-10)°"

4087Р°"

66001

= 0,815, м-К

32. Коэффициент теплопередачи через днище из формулы (11.17)

1 К.

1 0,005 3,14-34,2 м-К

0,815 40 8-1,6

что даёт Кд= 1/9,62 = 0,104 Вт/(м2 , к).

ЗЗ.Проверка правильности выбора температуры днища

-I 290,5-•(290,5-275) = 285,6K 0,794

Так как

(286,2-273)-(286-273)

286-273

100% = 1,2%<5%,

то температура днища задана верно.

34.Коэффициент теплопередачи от нефти в окружающую среду по формуле (11.3)

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

=--0,3о/-;-.

4062,7 м-К

35.Количество тепла, расходуемого на подогрев нефти, по формуле (11.33)

Q, = 7,37-10-1850-(340-314,б) = 346,3-10Дж. 36.Количество тепла, необходимого для плавления парафина, по формуле (11.34)

Q3 = 7,37-10-0,2-230,3-10=339,5-10Дж. 37.Тепловь[е потери в окружающую среду по формуле (11.35)

Qj = 0,370- 4062,7-(291 - 258)- 5 - 24- 3600 = 21,4- ЮДж . 38.Среднее количество тепла, которое должен выделять подогреватель в единицу времени, по формуле (11.36)

346,3-10+ 339,-10-21,4-10

Qt=-

- = 1,64-10Вт.

5-24-3600

39.Полагаем, что в резервуаре будет установлен секционный подогреватель из труб диаметром 60x3,5 мм (табл. И.4).Принимаем, что внутренний коэффициент теплопередачи от пара к стенке трубы теплообменника а,„ = 4000Вт/(м- К).

40.Средняя температура между стенкой теплообменника и температурой нефти

Т0,5-(416 + 340) = 378К. 41.Параметры нефти при данной температуре

Р378 =

- = 836,9кг/м;

1 + 746-10--(378-293)

V3,3 = 28,8 10-" . e-°-°«<"8-293, 3 . 10-72

Срз78=-(762 + 3,39-378) = 2162 156,6

кг-К

Н378 (1 - 0,00047 3 78) = 0,145Вт /(м К);

378 - "

" - = 80,М0-м/с.

2162-836,9

42.Параметры Прандтля и Грасгофа при данной температуре

3-10-

" 80,1-10-

= 3,75;

0,06-9,81-746-10--(378-291) Gr„ =---- = 4,04-10.

(3-10-)

43.Произведение параметров

(Gr-Pr) =4,04-10-3,75 = 15,2-10. 44.П0 формуле (11.7) при отношении Рг„/Рг„=1 определяем

45.Коэффициент теплопередачи от пара к нефти из формулы (7.9)

- = I I 1 ,„ 0,060

K„d 4000-(0,060-2-0,00375) 2 40 МбОТ; +

424,3-0,06

= 0,0393

mJ( Вт

Соответственно K„d= 1/0,0393=25,5

урныи 1

- = 88,1К.

46.Среднелогарифмический температурный напор по формуле (11.44) 340-314,6

416-340

формулыТп 39) поверхность нагрева теплообменного аппарата из 470

1,64-10-0,060

= 43,8м

25,5-88,1

48.По табл. 11.4 выбираем подогревательные элементы ПЭ-6 с поверхностью нагрева 4,58 м. Для обеспечения заданного теплового потока в течение длительного времени эксплуатации резервуара, когда внутренняя и внешняя поверхности теплообменного аппарата покрываются накипью и осадками из нефти, расчётную поверхность теплообмена увеличиваем на 30 %, т.е. F=F/1,3=43,8-1,3=60 м. Соответственно расчётное число подогревательных элементов

60 : 4,58 = 13,1 шт.

Принимаем к установке 14 секций ПЭ-6, которые монтируем с уклоном 0,005.

49.По табл. 11.3. для давления 0,39 МПа находим удельную энтальпию пара i„ = 2,736 - 10 Дж/кг и конденсата = 0,6 - 10 Дж/кг. Необходимый расход теплоносителя по формуле (11.46)

1,64-10

G, =

- = 0,768кг/с = 2,76кг/ч.

2,736-10-0,6-10

Пример 11.3. Определить вероятную температуру автола АК-15 в железнодорожной цистерне вместимостью 50 мз после 4 сут его транспортировки. Характеристика цистерны: диаметр котла D = 2,6 м, длина котла L = 2,6 м, поверхность котла F = 87 м. Средняя скорость движения цистерны и„ =35 км/ч, средняя скорость ветра и = 5 км/ч, средняя температура воздуха на всем пути следования Тозд = 253 К. Автол заливают в цистерну при 333 К. Характеристика автола: удельная теплоёмкость Ср = 1826 Дж/(кг-К), теплопроводность = 0,1256 Вт/(м-К).

Зависимость кинематической вязкости и плотности автола АК-15 от температуры

Решение

1.Масса автола в цистерне

G = 50 - 927 = 46350 кг. 2.0пределяем среднюю температуру автола