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

PiK. 4.1. Рвдмдммй шрофш ммпе.

трубооротеде:

1 - тепловосвгель; 2 - ствшя трубопровода; 3 - ташюиолщвовный материал

вых потерь через различные иэотмические поверхности в радиальном на1фавлении постоянна (рис. 4.1) *.

Тшлоаеревос от центряльиой часп потока жидкостя к внутренней поверхности трубы (коэфшвеит твппоотда» равен Oi):

(I) Ч)-яяг,*,(Т,-Tj;

Теплоач>«двча сгенш ipylhi (коэффициент теплопроводносш равен Х]}

in [/,/f J

Г, (Т.-Г.) .

Теплоперенос через нзолврувщвй материал (коэффициент тешияфоводности равен >а)

Тешюперенос вследствие конвекщш (с коэффициентом tennoomaw hfji и излучения (с ка9ф««циетюм тниюотда« А/{) между ввешвей псяерхностыо трубо1фовода и 01фужа1хцей средой

Ч)-яяг.(*с1-»>)(Т,„-TJ, Поскольку

Т,-Т. - {Т,-Т.) + (Т.-Г.) + (Г,-Т,„).КТ,„-Т.), то следует:

i Е In Г/./г.] In Гг. Л I

г.*. "г,*. X, X,,. г,(*с+*в)»

i Ji . г. In [г. ,] I .

*. г.*. X, X,.. *с+*,

В рассмпрнваемом случае =гдц. Вяыражмпш для неиэошфованного наземного труб«яф<»одв нет члена, описывающего теплоперенос через теплоиэалятор и трубу.

* В дЛспитшшюсти прн успновившемся тепловом режиме иэ-э» радиальных тепловых потерь в трубопроводе существуетосевойградиент температур и. ооот-ветствеино, перенос теплоты вдоль магистрали. ПревеСмяь эгам перевооом можно лишь в случае, когда осевой градиент темпфатур сущвспенно меньше радиального градиента. (Прим. реп-}

Из анализа щюцесса теплопереноса получается выражение для теплового сощютивления l/hg в виде суммы членов, каждый из которых описывает один из механизмов переноса, показанных на рис. 4.1.

В реалы1ых условиях вклад ряда из них может быть пренебрежимо мал. Например:

термическое сопротивление стенки трубы

< 1(Г ккал-мЧК (« 10- Вт-м*К).

При турбулштном течопш нагретой воды и при конденсации парл [4.1] TqiMH4ecKoe сопротивление между жидкостью и внутреннш стенкой мало:

j <410-* ккал-*м*чК («3,5.10-* Вт-».м*К).

При таких условиях температура Г/ на внешней поверхности трубы близка к температуре Гу и для тешкшзолированного наземного трубопровода выполняется соотношение:

JL~ L. ,Ь[г./г\]

гХ г. (Лс-f Аж) hn.

16)эффициент теплоотдачи Hq при естественной или вынуязденной конвекции можно оценить на основе змпирических формул (ал. раз-дел 1.2.3), полученных при рассмотрении передачи тепла от цилиндрических тел, п(Н7>ужаемых в различные жидкости [1]. В зкспертменталь-ных работах, посвященных изучению зтого явления, температура внешней поверхности лившных участков образцов была одинакова, что является лишь грубым приближением к реальным щюцессам, щюисходя-щал на стшках наземного трубощювода, находящегося в теплоизоляционной оболочке.

В условиях естественной конвекции (в отсутствие ветра) теплоотдача от внопней стенки трубы к окружающему воздуху подчиняется соотношению

Ш = -.= 0.53 [схгрг]»/* - число Нуссельта, (4.3)

Gr = (2г.)» {Т„.-Т.) - число Грасгофа, (4.4)

Г"

Рг - у"»

"-- -число Прандтля. (4.5)

Таблица 4.1

Сиойспа иоэнуха qin апиооффисии

Температура б,

Плот-

г/м»

Уд» таплоем-

костьс,

ккал

Тапжпфо вопнот

ккал

кг- с

Дина-а

10 Пг

Коэффн-

тармн-

«еекого ]ЦаСра

С расшя-раниЖ

10Г».-С-

Число Працдтля

Комплекс ЯЧаР1

Ml • 10*м~°с"

-50 О 20

80 100 12Q 140 160 180 200 250 300 350 400

1.534

1.293

1.2045

1.1267

1.0595

0.9998

0.9458

0.8980

0.8535

0.81SO

0.7785

0.7457

0.6745

0.6151

0.5662

0.5242

0.240 0.240 0.240 0.241 0.241 0,241 0.242 0.242 0.242 0.243 0.244 0.245 0.247 0.250 0.252 0.255

0.0177 0.0209 0.0221 0.0233 0.0245 0.0257 0.0270 0.0282 0.0295 0.0308 0.0320 0.0332 0.0362 0.0390 0.0417 0.0443

1.47 1.72 1.82 1.91 2.00 2.10 2.18 2.27 2.35 2.43 2.51 2.58 2.78 2.95 3.12 3.28

4.51 37 3.43 3.20 3.00 2,83 2.68 2.55 2.43 2.32 2,21 2.11 1.91 1.75 1.61 М9

0.715

0.711

0.713

0.711

0.709

0.708-

0.704

0,70

0.694

0.693

0.69

0.685

0.68

0.68

0.68

0.68

484.9

203.4 147.3 109.0 82,3 63.3 49.4 39,3 31,4 25.5 20.8 17.2 11.0 7,5 5,2 3.7

Здесь Tf„g - температура внешней повжности тепловой нэолящш, которая может быть рассчитана с помощью следующего соотношения:

т.-т.. = .л(т.-т.).

(4.6)

В этих соотношениях: g - ускорение свободного падения; д - динамическая вязкость; р - плотность; а - коэффициент теплового расширения; Ср - удельная теплоемкость при постоянном давлении; X - коэф-фициент теплопроводности окружающей воздушной среды при средней температуре (Г„, л- т;)\1.

Свойства воздуха при различных температуре и атмосферном давлении приведены в табл. 4.1.

Формула (43) верна для чисел Рэлея 10 < (Ra = Gr Рг) < 10, что соответствует реальным условиям.

Передача тепла от трубощювода в окружаняцее воздушное пространство при ветре (вынужденная конвекция) опишвается следукицими соотношениями [1]:

Nu = =0.24 {Re)e-«

для Re=P"-<5oooo (4-7)