Главная -> Словарь

Вынужденной конвекции

Нефть центробежным насосом 5 подается под давлением через три теплообменника 4, грязеотделитель 10 и мазутные теплообменники // и, нагретая до 170—175°, поступает в трубчатую печь /. Нагретая в печи до 330° и частично испарившаяся, нефть поступает в ректификационную колонну 2, снабженную выносными отпарными секциями 3. С верха колонны отбирают бензиновую фракцию, ас боковых отпарных секций — лигроиновую, керосиновую и газой-левую. Пары бензина конденсируются и охлаждаются в теплообменнике и холодильнике 6. Проходя через газосепаратор 7, бензин поступает в приемник 8, откуда часть бензина насосом 9 отбирается для орошения колонны. Остальные фракции, проходя теплообменники и холодильники, направляются в приемники. Мазут с низа колонны прокачивается насосом 12 через теплообменники // и холодильник в приемники. Существует различное конструктивное оформление установок прямой перегонки. 6

в колоннах с выносными отпарными секциями за счет изменения места отбора бакового погона.

Отпарную зону, куда подают водяной пар, обычно создают в аппарате установкой перегородки кольцевой или другой формы с несколькими рядами горизонтальных прорезей для перетока катализатора. Отпарную секцию можно также размещать в нижней части корпуса аппарата, где для этой цели устанавливают каскадные тарелки. Диаметр нижней части корпуса аппарата из-за меньшего количества паров обычно уменьшают. Существуют также варианты конструкций реакторов с выносными отпарными секциями.

Пример 1. В ректификационной колонне с выносными отпарными секциями перегоняется до мазута легкая нефть. Требуется повысить в бензине содержание фракций, выкипающих до 100° С, т. е. облегчить фракционный состав бензина.

Отпарные секции могут быть вынесены наружу колонны. На рис. 48 изображена сложная ректификационная колонна с выносными отпарными секциями.

Преимуществами же колонны с выносными отпарными секциями являются более простая конструкция и меньшие размеры, а кроме того, в этом случае можно изменять качество отбираемых дистиллятов в более широких пределах, так как каждая отпарная секция соединена с несколькими тарелками основной колонны, которые могут быть включены или выключены.

Для сложных колонн характерно применение отпарных секций. В них жидкий остаток обрабатывается паром с целью удаления низкокипящих фракций и доведения нефтяного продукта до заданной четкости погоноразделеник. Отпаршле секции могут быть размещены внутри колонны или вынесены наружу . Первые называются внутренними, вторые выносными отпарными секциями. Выносные отпарные секции позволяют резко снизить высоту ректификационной колонны. В втом их преимущество перед внутренними отпарными секциями.

В колоннах с выносными отпарными секциями боковой продукт отбирается с одной из тарелок и по гидравлическому затвору переводится на верхнюю тарелку выносной отпарной колонны. Отсюда орошение перетекает в низ колонны, где обрабатывается водяным паром, поступающим ?i туда по особым "маточным трубам. Пары низкокипящих фракций _; и водяного пара возвращаются в основную колонну.

Ректификационные установки для перегонки нефти до мазута. Для однократного испарения нефти до мазута типичной является приведенная выше технологическая схема установки, изображенная на фиг. 257. Она состоит из трубчатой печи, ректификационной колонны с выносными отпарными колоннами, тешюобменной, конденсационной и охладительной аппаратуры. Сырье прокачивается вначале через теплообменники циркулирующего орошения, затем через дестиллатные и остатковые теплообменники в водо-грязеотстойники. Отсюда нефть под давлением сырьевого насоса проходит через печь в ректификационную колонну. Неиспользованным остается тепло бедзиновых паров. Эффективность регенерации тепла бензиновых паров для предварительного нагрева исходного сырья оспаривается рядом положений. Основным из них является пониженная средняя разность температур и, как следствие, требуемая для теплообмена огромная поверхность конденсаторов. Кроме того, малейшая течь хотя бы в одной из трубок пародестиллатных теплообменников вызывает порчу цвета бензинового дестиллата и превращает его в некондиционный товар. Поэтому на многих нефтеперегонных заводах отказались от использования тепла конденсации бензиновых паров.

а совмещают в одном аппарате несколько ректификационных колонн. Их устанавливают одну над другой так, что конструктивно получается как бы одна колонна. Она называется сложной колонной. Каждая из составляющих выполняет роль самостоятельной простой колонны. •Сложная колонна с выносными отпарными секциями представлена на фиг. 35. Она, как и на фиг. 24, состоит из четырех простых колонн /—IV. На такой колонне нефть делят на четыре дестиллатные фракции и остаток. Нефть, нагревшись в трубчатой печи до заданной температуры, поступает в колонну /, предназначенную для отделения мазута от смеси фракций — соляровой, керосиновой, лигроиновой и бензиновой. Паровой поток 4 этой смеси направляется в колонну //, где от смеси отделяется в виде остатка соляровый дестиллат. Поток 5 смеси паров керосина, лигроина и бензина входит в колонну III. В последней смесь разделяется на жидкий керосин и смесь паров лигроина и

Рис. 7.5. Принципиальная схема сложной тарельчатой ректификационной колонны с выносными отпарными секциями:

свободной конвекцией, так как скорость воды здесь обычно столь мала, что теплоотдачей за счет вынужденной конвекции можно пренебречь. Расчет коэффициента теплопередачи п погруженных холо-

В условиях вынужденной конвекции, характерной для смесеобразования в ДВС, расчет испарения капель очень сложен, поэтому вводят ряд упрощающих допущений. Так, Г. М. Камфер , используя зависимость NuM= '=0,55Re°'5PcM=:0,33, для описания испарения капли при обтекании ее воздухом с постоянной скоростью предлагает уравнение

Предполагают, что перенос тепла и вещества в направлении газового потока осуществляется лишь при помощи вынужденной конвекции. Принимается также, что из-за высокой скорости тепломассопередачи между газом и зерном катализатора температурными и концентрационными перепадами между ними можно пренебречь. Другим обычным допущением является предположение о том, что градиенты по радиусу реактора для слоя катализатора, работающего даже в неадиабатических условиях, отсутствуют. Наконец, всегда предполагают, что процесс выжига протекает без изменения реакционного объема. Кроме того, рассматривается только одна химическая реакция, кинетическое уравнение для скорости которой имеет вид .

Для определения а решаем критериальное уравнение, характеризующее теплоотдачу вынужденной конвекции внутри круглых труб:

а — частный коэффициент теплоотдачи от стенки труб к продукту. Для определения а решаем критериальное уравнение, характеризующее теплоотдачу вынужденной конвекции внутри круглых труб:

Коэффициент теплоотдачи а зависит от режима движения среды, ее скорости, температуры и теплофизических свойств, формы и размеров элементов поверхности теплообмена. Если температуры среды и стенки, а также коэффициент теплоотдачи изменяются вдоль поверхности, то используют дифференциальную форму записи закона Ньютона в виде уравнения , в котором коэффициент а носит локальный характер. Поскольку вынужденная и свободная конвекции всегда сопутствуют друг другу, коэффициент теплоотдачи а отражает влияние на передачу тепла конвекцией обоих этих факторов. С увеличением скорости среды и уменьшением разности температур отдельных участков среды роль вынужденной конвекции в теплопереносе возрастает. При прочих равных условиях увеличение разности температур стенки и среды позволяет передать большее количество тепла.

Критериальные уравнения при теплопередаче конвекцией. Для определения величины коэффициента теплоотдачи при свободной или вынужденной конвекции пользуются критериями подобия, которые позволяют представить расчетные уравнения в компактной и достаточно общей форме. Коэффициент теплоотдачи обычно входит в критерий Нуссельта

Кроме указанных критериев, в уравнения вынужденной конвекции входит также критерий Рейнольдса, характеризующий режим движения среды

В качестве определяющего линейного размера / принимают наружный диаметр тара пли горизонтальной трубы, высоту вертикальной трубы или пластины. При вынужденной конвекции коэффициент теплоотдачи определяют из следующих уравнений:

В опытах Сканлана исследовано влияние колебаний в диапазоне частот 0 - 600 Гц при амплитудах от 0,025 до 0,1 мм на теплообмен при вынужденной конвекции в воде от пластины.

Испарение капель нефтепродуктов в условиях вынужденной конвекции существенно отличается от испарения капель в статических условиях. Если температура капли имеет равновесное значение, то уравнения переноса тепла и массы :