2018_150302_МОНХП_НТФ_Сальников_Петр_Александрович. Основными задачами при этом являются

• Название: Основными задачами при этом являются
• Дата: 28.04.2022
• Размер: 1.33 Mb.
• Имя файла: 2018_150302_МОНХП_НТФ_Сальников_Петр_Александрович.doc
• Тип: Документы; #502779
• страница: 5 из 11

3. Описание конструкции и расчет теплообменника Т-1/1

3.1 Назначение и конструкция аппарата

Теплообменник Т-1 предназначен для нагрева газосырьевой смеси (ГСС) установки каталитического риформинга, подаваемой насосом Н-1 через трубное пространство и печь П-1 в реактор гидроочистки Р-1, газопродуктовой смесью (ГПС), отдающей свое тепло в межтрубном пространстве.

Аппарат представляет собой кожухотрубчатый теплообменник, в трубное пространство которого подается ГСС – смесь водородсодержащего газа (ВСГ) и прямогонного бензина (фракции 80-180°С) с установок АВТ-5,4, а в межтрубное – ГПС, выходящая из реактора Р-1. Эскиз аппарата представлен на рис. 3.1.1.

3.2 Технологический расчет теплообменника Т-1/1

Исходные данные для технологического расчета теплообменника Т-1/1 приняты согласно технологическому регламенту установки [8] и представлены в таблице 3.1.

Определим среднюю разность температур между потоками и средние температуры потоков, составив температурную схему.
Средняя разность температур рассчитывается по формуле

(3.2.1)

Подставляя численные значения, получим



Горячий поток меняет температуру на 150°С, а холодный – на 230°С. Для потока с меньшей разницей температур входа и выхода средняя температура составит



Средняя температура горячего потока определяется по формуле

(3.2.2)

Эти температуры нужны для определения теплофизических свойств веществ, которые представлены в таблице 3.2.

Будем считать, что оба теплоносителя остаются в жидком виде. Тогда тепловая нагрузка определяется по формуле

(3.2.3)

где - энтальпия жидкой фазы при температуре входа и выхода соответственно, кДж/кг, которая определяется по формуле

(3.2.4)

где - плотность при 15°С, кг/м³, которая определяется по формуле

(3.2.5)

где  ‑ средняя температурная поправка на один градус.

Подставляя численные значения в (3.2.3), получим



Необходимое количество нагревающей газопродуктовой смеси найдем по уравнению

(3.2.6)

Подставляя численные значения, получим



Объемный расход определяется по формуле

(3.2.7)

Подставляя численные значения, получим

‑ для ГПС



‑ для ГСС



Площадь трубного пространства теплообменного аппарата определяется по формуле

(3.2.8)

где n – количество трубок в аппарате, шт.

Подставляя численные значения, получим



Площадь межтрубного пространства определяется по формуле

(3.2.9)

Подставляя численные значения, получим



Определим среднюю скорость в межтрубном пространстве

(3.2.10)

Подставляя численные значения, получим



Значение критерия Рейнольдса для межтрубного пространства определим по уравнению

(3.2.11)

Подставляя численные значения, получим



Критерий Прандтля определяется по формуле

(3.2.12)

Подставляя численные значения, получим



При поперечном обтекании пучка гладких труб для коридорных и шахматных пучков при значении критерия Рейнольдса Re < 1000 для определения критерия Нуссельта используется уравнение

(3.2.13)

где ‑ коэффициент, учитывающий влияние угла атаки. Для расчета принимается равным 1.

Значение скобки принимается равным 1. Тогда



Значение коэффициента теплоотдачи определяется по формуле

(3.2.14)

Подставляя численные значения, получим



Аналогично производим расчет для трубного пространства.

Определим среднюю скорость ГСС в трубном пространстве

(3.2.15)

Подставляя численные значения, получим



Значение критерия Рейнольдса для трубного пространства определим по уравнению

(3.2.16)

Подставляя численные значения, получим



Критерий Прандтля определяется по формуле

(3.2.17)

Подставляя численные значения, получим



При значении критерия Рейнольдса 10000 < Re критерий Нуссельта определяется по формуле

(3.2.18)

где - коэффициент, учитывающий влияние коротких труб. Для соотношения L/D > 50 .

Значение скобки принимается равным 1. Подставляя численные значения в (3.2.18), получим



Значение коэффициента теплоотдачи определяется по формуле

(3.2.19)

Подставляя численные значения, получим



Аппарат изготовлен из теплоустойчивой хромистой стали 12МХ, имеющей коэффициент теплопроводности .

Учтем появление в процессе эксплуатации аппарата загрязнений со стороны органической жидкости, проходящей через межтрубное пространство, и со стороны органики, проходящей через трубное пространство, .

Коэффициент теплопередачи с учетом загрязнений вычисляется по формуле

(3.2.20)

Подставляя численные значения, получим



Расчетную поверхность теплопередачи определим по формуле

(3.2.21)

Подставляя численные значения, получим



Количество аппаратов используемых на установке равно 6, то есть поверхность теплопередачи, приходящаяся на один аппарат составляет



Запас поверхности теплопередачи определяется по формуле

(3.2.22)

где - площадь поверхности теплопередачи теплообменного аппарата, м².

Подставляя численные значения в выражение (3.2.22), получим



Значение запаса поверхности теплопередачи согласно технологическим нормам должно находиться в пределах 10-30%, что соблюдается в данном случае. Следовательно, аппарат подходит для работы в заданных условиях.