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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 [ 200 ] 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

противлением пленок среды, то величиной без большой погрешности можно пренебречь; в этом случае

±= L+ L или К=. к а, 02 а,+02

Если тепловое сопротивление одной из пленок значительно превосходит тепловое сопротивление другой пленки и стенки, то коэффициент теплопередачи будет практически равен наименьшему из коэффициентов теплоотдачи. Так, если а, во много раз превосходит ttj (а, » а), то К => а, и, наоборот, если а, << а2, то К « а,.

Часто для приближенных расчетов или когда нет достаточно точных методов расчета коэффициентов теплоотдачи а значение коэффициента теплопередачи К находят по практическим данным или по приближенным эмпирическим формулам и графикам.

Некоторые рекомендуемые для приближенных расчетов практические значения коэффициента теплопередачи К{в Вт/(м • К)) приведены ниже:

Трубчатые жидкостные теплообменники..............................................70 - 290

Паровой трубчатый нагреватель:

нагрев жидкого нефтепродукта.............................................................115-350

нагрев газа низкого давления.................................................................10-60

Пародистиллятный трубчатый теплообменник...................................115-290

Водяной конденсатор:

паров бензина в присутствии газа.......................................................115-235

паров узких бензиновых фракций.......................................................235 - 465

Кипятильник, обогреваемый:

конденсирующимся водяным паром...................................................290 - 870

жидким нефтепродуктом........................................................................140 - 350

Конденсаторы-испарители...........................................................................235 - 580

Кристаллизаторы парафина........................................................................45-115

Значение теплового сопротивления стенки и загрязнений определяют из уравнений (XXII.6) и (XXII.7) как сумму отношения толщины стенки и загрязняющего отложения 5 к значению их коэффициента теплопроводности X.

Ниже приведены значения коэффициентов теплопроводности X (в Вт/(м • К)) для некоторых материалов, используемых при изготовлении теплообменников, а также для отложений, загрязняющих поверхность:

Сталь, чугун ...............................47

Нержавеющая сталь................23

Свинец..........................................35

Латунь .........................................87

Алюминий...................................204

Медь..............................................350

Накипь.........................................1,7

Окалина.......................................1,2

Сернистое железо....................7,6

Кокс..............................................0,8

Лед................................................2,3

Ниже приводятся средние значения тепловых сопротивлений отложений, 8/Х (в м • К/Вт), появляющихся на поверхности теплообмена; эти практически найденные значение тепловых сопротивлений загрязнений рекомендуется учитывать при расчете коэффициента теплопередачи по уравнению (XXII.6).

Водяной пар...........................................................0,00006

Водяной пар, содержащий следы масла.......0,00009

Вода очищенная....................................................0,00017

Вода умягченная....................................................0,0002

Вода жесткая..........................................................0,0003

Бензин......................................................................0,0004

Газойль.....................................................................0,0007

Нефть обессоленная.............,..............................0,0003 - 0,0007

Нефть необессоленная.......................................0,0003-0,001

Гудрон......................................................................0,005-0,01

Слой парафина или кокса................................0,061

Поверхность теплообмена. При известных количествах переданного тепла О, средней разности температур между теплообменивающими средами Лер и коэффициенте теплопередачи К поверхность теплообмена определяется из уравнения

F=-2-. (XXII.8)

КДер

Уравнение справедливо для плоской стенки, а также для труб, если толщина стенки мала по сравнению с диаметром. Этим же уравнением следует пользоваться и для труб с относительно большой толщиной стенки, но в этом случае поверхность теплообмена должна вычисляться по среднему диаметру d„, который определяется из уравнения

-I- + -!- + -i-ln аС( Ojdj 2Х d2

Если коэффициент теплопроводности стенки трубы X достаточно высок (стенка металлическая), а коэффициенты теплоотдачи а < 1000, то величину среднего диаметра определяют из уравнения

аС( 022

Наконец, если один из коэффициентов теплоотдачи значительно превосходит другой, то средний диаметр d„ практически равен внутреннему или наружному диаметру трубы. Так, если а, » а2, то, пренебрегая величинами 1/а, и l/a,d,, получаем, что d„ = d2; аналогично, если а, << а2, получаем, что d„ = d,.

Температура стенки трубы теплообменной поверхности. Эта температура вычисляется из уравнений

fc.,=f.-f-; (XXII.9)

f„,=f2-;- (XXII.IO)

2

Величина Q/F есть тепловая напряженность поверхности нагрева, которая при большой толщине стенки трубы будет неодинакова для наружной и внутренней поверхностей труб, что и должно быть учтено при пользовании уравнениями (XXII.9) и (XXII. 10).

Средний температурный напор. В большинстве производственных процессов тепло передается при переменных температурах одного или обоих теплообменивающихся потоков. Очевидно, в этом случае разность температур, или температурный напор, пропорционально которому передается тепло, также будет величиной переменной, меняющейся вдоль поверхности нагрева. В связи с этим возникает необходимость определения средней разности температур (среднего температурного напора) между теп-лообменивающимися средами. Это среднее значение температурного напора, естественно, зависит от характера изменения температур потоков вдоль поверхности теплообменного аппарата, который может быть различным. К наиболее характерным случаям относятся: прямоток, противоток, перекрестный ток и смешанный ток. Основные схемы движения потоков, соответствующие этим случаям, представлены на рис. XXII-29.

Сопоставление температурных режимов работы теплообменных аппаратов при прямотоке и противотоке (см. рис. XXII-29, а, б) позволяет отметить, что при прямотоке максимальный температурный напор наблюдается у входа в теплообменный аппарат; затем этот напор уменьшается, достигая своего минимального значения у выхода из аппарата. В противоположность этому при противотоке температурный напор более равномерно распределяется вдоль поверхности. Вследствие такого распределения температурного напора при прямотоке поверхность теплообмена в тепловом отношении загружена неравномерно; при противотоке тепловая нагрузка является более равномерной.

Рис. XXII-29. Основные схемы движения потоков при теплообмене:

а - прямоток; б - противоток; в - перекрестный ток; г - два хода в трубном пространстве и один ход в межтрубном пространстве; д - четыре хода в трубном пространстве и два хода в межтрубном пространстве; е - четыре хода в трубном пространстве и один ход в межтрубном пространстве