Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

на тему

«Теплообменный аппарат типа “труба в трубе”»

Описание технологического процесса КУПВСН

Сырая нефть (газожидкостная смесь) с бригад №1,2,3 нефтепромысла №3 НГДУ, разделенные потоками поступает в горизонтальные сепараторы холодной ступени сепарации (отбор газа от нефти). В сепараторе отбирается основной объем газа. Отрегулированный газ из сепараторов первой ступени сепарации через газоосушитель откачивается компрессором на Миннибаевский ГПЗ. В случае отказа и не принятия газа на МГПЗ предусмотрена подача газа на факельный стояк, где сжигается. Дегазированная эмульсия на КУПВН и ДНС-3 ЦДНиГ №3, ДНС-2 и ЦДНиГ №2 и ДНС-1539 ЦДНиГ №1, ДНС-10 ЦДНиГ №6 направляется через узел учета в блок предварительного холодного сброса. Узел учета служит для определения количества поступающей жидкости отдельно по каждому ЦДНиГ в бригаде. Для улучшения процессов обезвоживания и обессоливания в нефть перед узлом учета подается на деэмульгатор. После узла учета сырая нефть общим потоком направляется в блок предварительного холодного сброса воды (отстойники 1,2,3).

Вся жидкость с промыслов после предварительного холодного сброса общим потоком поступает в каплеобразователь. Каплеобразователь - труба диаметром 500мм, длиной 80м, предназначен для разрушения бронирующих оболочек на глобулах пластовой воды, укрупнение глобул и расслаивания потока на нефть и воду перед отстаиванием эмульсии. Укрупнение капель происходит непосредственно в потоке нефти на стенках каплеообразователя за счет турбулентности потока. На вход в каплеообразователь подается дренажная вода из отстойников первой и второй ступени горячего отстоя. Температура дренажной воды 40-500 С. Тепло дренажной воды и остаточный регент в ней способствует уменьшению глобул и расслоению на нефть и воду. Подготовленная в каплеобразователе эмульсия поступает в отстойники предварительного сброса воды №1-3. Ввод эмульсии в отстойники осуществляется через специальное распределительное устройство, способствующее быстрому отделению воды от нефти под водяную подушку (гидрофильного фильтра), капельки воды сливаются с каплями фильтра, а нефть всплывает на поверхность водной подушки. Для получения нефти с наименьшим содержанием воды в отстойниках предварительного холодного сброса необходимо поддерживать водяную подушку толщиной 90-150 см.

Контроль за межфазным уровнем осуществляется с помощью прибора “Элита” на отстойниках 1,2,3,6,7,8 и визуальна через контрольные краники. Сброс воды из отстойников производится автоматически клапанами-регуляторами исполнения ВЗ (воздух закрывает). При увеличении уровня выше допустимого сигнала прибора ”Элита” поступает через вторичный прибор и КПС (электромагнитный клапан) на клапан-регулятор. Клапан открывается и происходит сброс воды. При уменьшении уровня клапан закрывается.

Нефть из отстойников предварительного сброса через буферную емкость Е-4 поступает на прием сырьевых насосов, куда подается деэмульгатор в количестве 15-25 г/т.

Сырьевыми насосами типа ЦНС-180/120 нефть прокачивают через трубные пространства теплообменников 1, 1+6 две гурьевские печи, третья в резерве, отстойниках первого горячего отстоя. В трубах теплообменников сырая нефть подогревается теплом уходящей с установки готовой нефти до 20-300С, после чего поступает в гурьевские печи. В гурьевских печах происходит нагрев до 50-600С за счет тепла сжигаемого девонского газа. Нефть в печах движется двумя потоками. Нагретая нефть из печей общим потоком через отстойники первой группы №6-9 и второй группы №13 горячего отстоя, горизонтальные электродегидраторы IЭГ-160 № I+3 затрубное пространство теплообменников Т- I+3 поступает в буферные емкости Е-7 V=200 м3 , №5+IO и РВС - 5000.

Технологическая обвязка отстойников предварительного холодного сброса воды, первая группа горячего отстоя осуществлена так, что они могут работать параллельно, последовательно и взаимозаменять друг друга. В отстойниках первой и второй группе горячего отстоя происходит обессоливание нефти в электрическом поле. Обессоливание производится за счет вымывания солей из нефти пресной водой подаваемой в поток нефти перед электродегидраторами (периодически при ухудшении качества). Пресная вода перемешивается с нефтью, образует нестойкую эмульсию, которая разрушается в электрическом поле электродегидраторов. Электроды также включаются периодически при ухудшении качества подготовки нефти.

Внутренняя начинка отстойников первой группы горячего отстоя аналогична начинке отстойников предварительного сброса. Ввод нефти в отстойнике может осуществляться через верхние или боковые патрубки.

Толщина водяной подушки в отстойниках первой группы горячего отстоя поддерживается около 40 см. Контроль уровня и сброс дренажных вод осуществляется так же как на отстойниках предварительного холодного сброса воды. В отстойниках второй группы подушка отсутствует. Вода, отстоявшаяся в этих отстойниках направляется в каплеобразователь для повторной обработки и использованию тепла. Контроль раздела фаз нефть-вода в электродегидраторах осуществляется по контрольным краникам, а поддержание уровня производится автоматикой. Очистка сточных вод осуществляется на очистных сооружениях при Куакбашской установке.

В состав очистных сооружений входят 4 шт отстойника V=200 м3, РВС - 5000 7 шт. Очищенная сточная вода с РВС - 5000 самотеком подается на кустовую насосную станцию КНС-123 и подпорными насосами ЦНС-300 на КНС-121 для закачки в пласт в целях поддержания пластового давления. Уловленная в отстойниках и РВС-5000 нефть сбрасывается в систему канализации.

Краткая теория по теплообменникам

В химической промышленности широко распространены тепловые процессы - нагревание и охлаждение жидкостей и газов и конденсация паров, которые проводятся в теплообменных аппаратах (теплообменниках).

Теплообменными аппаратами называются устройства, предназначенные для передачи тепла от одного теплоносителя к другому для осуществления различных тепловых процессов, например, нагревания, охлаждения, кипения, конденсации или более сложных физико-химических процессов - выпарки, ректификации, абсорбции.

Из-за разнообразия предъявляемых к теплообменным аппаратам требований, связанных с условиями их эксплуатации, применяют аппараты самых различных конструкций и типов, причем для аппарата каждого типа разработан широкий размерный ряд поверхности теплообмена.

Широкая номенклатура теплообменников по типам, размерам, параметрам и материалам позволяет выбрать для конкретных условий теплообмена аппарат, оптимальный по размерам и материалам.

В качестве прямых источников тепла в химической технологии используют главным образом топочные газы, представляющие собой газообразные продукты сгорания топлива, и электрическую энергию. Вещества, получающие тепло от этих источников и отдающие его через стенку теплообменника нагреваемой среде, носят название промежуточных теплоносителей. К числу распространенных промежуточных теплоносителей относятся водяной пар и горячая вода, а также так называемые высокотемпературные теплоносители - перегретая вода, минеральные масла, органические жидкости (и их пары), расплавленные соли, жидкие металлы и их сплавы.

В качестве охлаждающих агентов для охлаждения до обыкновенных температур (10-300С) применяют в основном воду и воздух.

Все теплообменные аппараты по способу передачи тепла разделяются на две большие группы: поверхностные теплообменные аппараты и аппараты смешения. В поверхностных аппаратах передача тепла от одного теплоносителя к другому осуществляется с участием твердой стенки. Процесс теплопередачи в смесительных теплообменных аппаратах осуществляется путем непосредственного контакта и смешения жидких и газообразных теплоносителей.

Поверхностные теплообменные аппараты в свою очередь подразделяют на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных аппаратах тепло от одного теплоносителя к другому передается через разделяющую их стенку из теплопроводного материала. В регенеративных теплообменных аппаратах теплоносители попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева, которая в один период нагревается, аккумулируя тепло «горячего» теплоносителя, а во второй период охлаждается, отдавая тепло «холодному» теплоносителю.

Рекуперативные теплообменные аппараты классифицируются по следующим признакам:

· По роду теплоносителей в зависимости от их агрегатного состояния:

паро-жидкостные; жидкостно-жидкостные; газо-жидкостные; газо-газовые; паро-газовые.

· По конфигурации поверхности теплообмена:

трубчатые аппараты с прямыми трубками; спиральные; пластинчатые; змеевиковые.

· По компоновке поверхности нагрева:

типа «труба в трубе»; кожухотрубчатые; оросительные аппараты.

Теплообменные аппараты поверхностного типа, кроме того классифицируются по назначению (подогреватели, холодильники и т.д.); по взаимному направлению теплоносителей (прямоток, противоток, смешанный ток и т.д.); по материалу поверхности теплообмена; по числу ходов и т.д.

Описание работы объекта

При истечении жидкостей в теплообменнике температура их изменяется: горячая жидкость охлаждается, а холодная нагревается. Характер изменения температуры жидкости, движущейся вдоль поверхности нагрева, зависит от схемы ее движения. В теплообменных аппаратах применяются в основном три схемы движения жидкостей:

· прямоточная, когда горячая и холодная жидкости протекают параллельно;

· противоточная, когда горячая и холодная жидкости протекают в противоположном друг другу направлении;

· перекрестная, когда жидкости протекают в перекрестном направлении.

А.

Б.

Рис. 1. Схема движения жидкостей в теплообменнике типа «труба в трубе» при прямотоке (А) и противотоке (Б).

Рис. 2. Односекционный теплообменник «труба в трубе».

1 - штуцер на Dy= 100 мм и py= 40 кгс/см2; 2 - штуцер на Dy= 150 мм и py= 25 кгс/см2; 3 - опора; 4 - наружная труба; 5 - решетка для наружных труб; 6 - колпак; 7 - калач; 8 - внутренняя труба; 9 - распределительная коробка; 10 - штуцер на Dy= 150 мм и py= 25 кгс/см2; 11- решетка для внутренних труб; 12 - крышка.

Расчетная часть

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

tx1 -- входная температура холодной нефти, 0С;

Gx. -- расход холодной нефти, кг/с;

Tx2 -- выходная температура нагретой нефти, 0С ;

Gг -- расход горячей нефти, кг/с;

tг1, tг2 -- соответственно температура горячей нефти на входе и выходе, 0С.

№	Gx	tx1	Tx2
1	389	12,0	28,4
2	250	12,8	29,3
3	359	11,9	28,7
4	355	12,0	28,6
5	348	12,1	28,5
6	340	12,0	29
7	300	12,6	29
8	350	12,5	28,9
9	365	12,3	28,8
10	330	12,3	28,7
11	290	12,0	28,9
12	308	12,2	28,8
13	240	12,4	29,2
14	250	12,5	29
15	250	12,6	29,2
16	320	12,4	28,8
17	382	12,4	28,8
18	300	12,4	29
19	182	12,9	29,4
20	230	12,9	29,5
21	150	12,8	29,5
22	250	12,3	29
23	182	12,5	29,6
24	360	11,8	28,4
25	320	11,8	28,8
26	260	12,6	29,1
27	260	12,8	29,3
28	200	12,7	29,4
29	260	12,6	29
30	379	12,1	28,5
31	280	12,2	29,2
32	222	12,5	29,3
33	150	13,4	29,8
34	270	12,2	29,3
35	240	12,7	29,5
36	250	12,1	29
37	250	12,6	29,6
38	187	12,9	29,8
39	175	12,8	29,7
40	188	13,4	29,7
41	207	13,0	29,4
42	250	13,2	29,5
43	184	13,7	30
44	140	13,0	29,8
45	231	12,7	29,3
46	175	13,5	29,8
47	158	13,7	29,7
48	127	13,1	29,7
49	164	13,5	29,5
50	126	13,8	29,8
51	208	13,2	29,7
52	162	13,3	29,9
53	143	13,8	29,9
54	124	13,3	29,6
55	208	13,2	29,6
56	142	13,4	29,7
57	159	13,9	29,8
58	122	13,5	30
59	230	13,0	29,5
60	159	14,1	30

Регрессионный и корреляционный анализ

Линейная регрессия от одного параметра



T(G) = 30,545 - 5,193·10-3·G

Параболическая регрессия



T(t)= 42,769 -2,895·t + 0,144·t2

Метод множественной корреляции



T(G,t) = 26,664 - 0,0036·G + 0,274·t

Тепловой расчет теплообменника «труба в трубе».

Исходные данные:

Для греющей нефти:

d2= 55 мм d1= 50 мм t11= 60 єC G1= 16.67

Cp60= 1,9 дc= 25 мм

Для нагреваемой нефти:

с2= 885 t21= 10 єC t22= 30 єC G2=34,72 D= 90 мм

Ср10= 1,61 Ср30= 1,73

Решение:

Количество переданного тепла:

теплообменник межтрубный водяной пар

Температура греющей воды на выходе:

Находим средние арифметические значение температур теплоносителей и значения физических свойств при этих температурах:



При этой температуре основные параметры греющей нефти:

При этой температуре основные параметры нагреваемой нефти:

Скорость движения теплоносителей:

Критерий Рейнольдса для потока греющей нефти:

Температура стенки:



Коэффициент теплоотдачи от греющей нефти к стенке трубы:

Критерий Рейнольдса для потока нагреваемой нефти:

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к нагреваемой нефти:

Коэффициент теплопередачи:



Тепловой баланс

Уравнение динамики процесса теплопередачи

Теплообменник является сложным объектом с распределенными параметрами. При выводе уравнений динамики необходимо принять ряд допущений.

1) Количество тепла, которое проходит в направлении потока как в жидкости так и в стенке трубы не учитывается.

2) Используются средние значения температур по сечению трубопровода и рассматривается изменение температуры только по направлению потока.

3) Такие параметры как теплоемкость, плотность и коеффициенты теплоотдачи считаются постоянными.

4) Механической энергией по сравнению с тепловой и потерями тепла в окружающую среду пренебрегаем.

Рассмотрим теплообменник типа «труба в трубе».

В данном случае рассматривается процесс теплообмена между двумя жидкостями, протекающие в концентрически расположенных трубках, когда нагреваемой является жидкость во внешней трубке.

Для данного теплообменника можно записать следующие уравнения, которые характеризуют процесс теплообмена. В этих уравнениях индекс `1' относится к внутреннему потоку, а индекс `2' ко внешнему потоку.

Уравнение для потока в трубке:

Введем обозначения

Уравнение для стенки трубки:

Уравнение для потока в межтрубном пространстве:

Уравнение динамики: зависимость выходной температуры нагреваемой нефти И2 от температуры греющей нефти И1 и температуры стенок трубки Ист.

Оптимизация технологического процесса

Для данного технологического процесса (теплообмен между жидкостями) применим метод оптимизации - метод сканирования.

Запишем статическую функцию объекта:

T(G,t) = 26,664 - 0,0036·G + 0,274·t

Составим программу оптимизации:



Вывод: программа определила максимальную температуру нагреваемой нефти на выходе из теплообменника

оптимальный расход нагреваемой нефти

оптимальная температура нагреваемой нефти на выходе

Теплообменники «труба в трубе» предназначены для нагрева и охлаждения сред в технологических процессах нефтяной, газовой, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Именно к поверхностным тепловым аппаратам относится теплообменик типа труба в трубе. Состоит он из нескольких связанных между собой звеньев, а каждое звено состоит из двух труб, между которыми и происходит поверхностный (через стенки) теплообмен. Теплообменник типа труба в трубе является простейшим, теплоносителями в нем могут быть как пары и газы, так и жидкости. Такой аппарат при множестве достоинств почти не имеет недостатков.

Теплообменные аппараты (теплообменники) применяются для осуществления теплообмена между двумя теплоносителями с целью нагрева или охлаждения одного из них. В зависимости от этого теплообменные аппараты называют подогревателями или холодильниками.

По способу передачи тепла различают следующие типы теплообменных аппаратов:

- поверхностные, в которых оба теплоносителя разделены стенкой, причем тепло передается через поверхность стенки;

- регенеративные, в которых процесс передачи тепла от горячего теплоносителя к холодному разделяется по времени на два периода и происходит при попеременном нагревании и охлаждении насадки теплообменника;

смесительные, в которых теплообмен происходит при непосредственном соприкосновении теплоносителей.

В химической промышленности наибольшее распространение получили поверхностные теплообменники, отличающиеся разнообразием конструкций, основную группу которых представляют трубчатые теплообменники, такие как: кожухотрубные, оросительные, погруженные и «труба в трубе».

Теплообменник «труба в трубе» включают несколько расположенных друг над другом элементов, причем каждый элемент состоит из двух труб: наружной трубы большего диаметра и концентрически расположенной внутри нее трубы меньшего диаметра. Внутренне трубы элементов соединены друг с другом последовательно; так же связаны между собой наружные трубы.

Для возможности очистки внутренне трубы соединяются при помощи съемных калачей.

Благодаря небольшому поперечному сечению в этих теплообменниках легко достигаются высокие скорости теплоносителей в как в трубах, так и в межтрубном пространстве. При значительных количествах теплоносителей теплообменник составляют из нескольких параллельных секций, присоединяемых к общим коллекторам.

Преимущества теплообменников «труба в трубе»:

- высокий коэффициент теплопередачи в следствии большой скорости обоих теплоносителей;

- простота изготовления.

Недостатки этих теплообменников:

- громоздкость;

- высокая стоимость ввиду большого расхода металла на наружные трубы, не участвующие в теплообмене;

- трудность очистки межтрубного пространства.

Теплообменники «труба в трубе» могут использоваться, как для нагревания, так и для охлаждения.

Нагревание обычно производится или горячей водой или насыщенным водяным паром, который запускается в межтрубное пространство и конденсируется на поверхности внутренней трубы.

Использование водяного пара в качестве греющего агента имеет следующие достоинства:

- высокий коэффициент теплоотдачи;

- большое количество тепла, выделяемое при конденсации пара;

- равномерность обогрева, так как конденсация пара происходит при постоянной температуре;

- легкое регулирование обогрева.

При охлаждении в теплообменниках «труба в трубе» в качестве хладоагента может использоваться речная или артезианская вода, а в случае, когда требуется получить температуру ниже 5-20°С применяют холодильные рассолы (водные растворы СаС12, NaCl, и др.).

Теплообменник

Простейший теплообменник типа «труба в трубе»

Теплообмемнник, теплообмемнный аппарат -- устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.

Основные понятия, касающиеся теплопередающих устройств

Теплообменник - устройство для передачи тепла от одного теплоносителя к другому. Теплообменный аппарат - автономное теплопередающее устройство, состоящее из теплопередающего элемента (элементов) и полостей для движения теплоносителей. Имеет устройства для входа и выхода теплоносителей. Число, состав и схема соединения элементов в аппарате могут быть любыми. Система теплообменников - совокупность теплообменников, расположенных в ряд, параллельно либо в любой другой последовательности. Теплообменники в системе отличаются составом теплоносителей.

Редактирование: К удалению. Этот раздел содержит второстепенные понятия и ничего нового к остальным разделам не добавляет.

Основные типы

Теплообменники по способу передачи теплоты подразделяют на поверхностные, где отсутствует непосредственный контакт теплоносителей, а передача тепла происходит через твёрдую стенку, и смесительные, где теплоносители контактируют непосредственно. Поверхностные теплообменники в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочерёдного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой.

Поверхностные теплообменники

Рекуперативные теплообменники

Рекуператмивный теплообмемнник -- теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, в стенке между которыми происходит теплообмен. При неизменных условиях параметры теплоносителей на входе и в любом из сечений каналов, остаются неизменными, независимыми от времени, т.е процесс теплопередачи имеет стационарный характер. Поэтому рекуперативные теплообменники называют также стационарными.

В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также перекрестноточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.

Часто под рекуперативным теплообменником ошибочно понимается рекуперативный противоточный теплообменник. (В нём вместо уравнивания температурных потенциалов происходит их обмен, потери могут составлять до 30 %).

Теплообменник для газовой промышленности

Наиболее распространённые в промышленности рекуперативные теплообменники[2]:

· Кожухотрубные теплообменники,

· Элементные (секционные) теплообменники,

· Двухтрубные теплообменники типа "труба в трубе"[3],

· Витые теплообменники,

· Погружные теплообменники,

· Оросительные теплообменники,

· Ребристые теплообменники,

· Спиральные теплообменники,

· Пластинчатые теплообменники,

· Пластинчато-ребристые теплообменники,

· Графитовые теплообменники.

· фторопласт-Тефлоновые теплообменники.

Регенеративные теплообменники

В регенеративных поверхностных теплообменниках теплоносители (горячий и холодный) контактируют с твердой стенкой поочерёдно. Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдаётся при контакте с холодным.

Смесительные теплообменники

Смесимтельный теплообмемнник (или контамктный теплообмемнник) -- теплообменник, предназначенный для осуществления тепло- и массообменных процессов путем прямого смешивания сред (в отличие от поверхностных теплообменников). Наиболее распространены пароводяные струйные аппараты ПСА -- теплообменники струйного типа, использующие в своей основе струйный инжектор. Смесительные теплообменники конструктивно устроены проще, нежели поверхностные, более полно используют тепло. Однако, пригодны они лишь в случаях, когда по технологическим условиям производства допустимо смешение рабочих сред.

Большое применение контактные теплообменники находят в установках утилизации тепла дымовых газов, отработанного пара и т.п.

Конструкции теплообменников

Конструкционно теплообменники подразделяют на:

· объемные одна из сред имеет значительный объем в теплообменнике, одна среда сосредоточена в баке большого объема, вторая протекает через змеевик;

· скоростные (кожухотрубные) среды движутся с достаточно большой скоростью для увеличения коэффициента теплоотдачи, много мелких трубочек находятся в одной большой (кожух), среды движутся одна в межтрубном пространстве, другая внутри трубочек, обычно в трубочках находится более «грязная» среда, так как их легче чистить;

· пластинчатый теплообменник состоит из набора пластин, среды движутся между пластинами, прост в изготовлении (штампованные пластины складываются с прокладками между ними), легко модифицируется (добавляются или убираются пластины), хорошая эффективность (большая площадь контакта через пластины).

· пластинчато-ребристый теплообменник в отличие от пластинчатого теплообменника состоит из системы разделительных пластин, между которыми находятся ребристые поверхности - насадки, присоединенные к пластинам методом пайки в вакууме.

С боков каналы ограничиваются брусками, поддерживающими пластины и образующие закрытые каналы. Таким образом, в основу пластинчато-ребристого теплообменника положена жесткая и прочная цельнопаянная теплообменная матрица, построенная по сотовому принципу и работоспособная (даже в исполнении из алюминиевых сплавов) до давления 100 атм. и выше. В пластинчато-ребристых теплообменниках существует большое количество насадок, что позволяет подбирать геометрию каналов со стороны каждого из потоков, реализовывая оптимальную конструкцию. Основные достоинства данного типа теплообменников - компактность (до 4000 м2/м3) и легкость. Последнее обеспечивается за счет применения при изготовлении теплообменной матрицы пакета из тонколистовых деталей из легких алюминиевых сплавов.

· Оребренные пластинчатые теплообменники, ОПТ состоит из тонкостенных оребренных панелей, изготовленных методом высокочастотной сварки, соединенные поочередно с поворотом на 90 градусов. За счет конструкции, а также многообразия используемых материалов достигаются высокие температуры греющих сред, небольшие сопротивления, высокие показатели отношения телепередающей площади к массе теплообменника, длительный срок службы, низкая стоимость и др. Часто используются для утилизации тепла отходящих газов.

· спиральный теплообменник представляет собой два спиральных канала, навитых из рулонного материала вокруг центральной разделительной перегородки -- керна, среды движутся по каналам. Одно из назначений спиральных теплообменников -- нагревание и охлаждение высоковязких жидкостей.

При выборе между пластинчатыми и кожухотрубными теплообменниками предпочтительными являются пластинчатые, коэффициент теплопередачи которых более чем в три раза больше, чем у традиционных кожухотрубных. Кроме того, коэффициент полезного действия пластинчатых теплообменников составляет 90-95 %, а занимаемая площадь в 3-4 раза меньше, чем для кожухотрубных.

В то же время пластинчатые теплообменники, оснащённые средствами автоматики, регулирования и надёжной арматурой, позволяют снизить количество теплоносителя, идущего на нагрев воды. А значит, и диаметры трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры, снизить нагрузки на сетевые насосы и, соответственно, уменьшить потребление электроэнергии и др.

Но на данный момент стали появляться современные кожухотрубные теплообменники, оснащенные трубками, профилированными таким образом, чтобы рост гидравлического сопротивления ненамного превышал росттеплоотдачи вследствие применения турбулизаторов потока. Это достигается накаткой на внешней поверхности трубы кольцевых или винтообразных канавок, вследствие образования которых на внутренней поверхности трубы образуются плавно очерченные выступы небольшой высоты, интенсифицирующие теплоотдачу в трубах. Данная технология, в дополнение к таким важным показателям как высокая надежность (также пригидравлическом ударе) и меньшая стоимость, дает отечественному кожухотрубному оборудованию дополнительные преимущества по сравнению с иностранными пластинчатыми аналогами. Но это преимущество исчезает при первой промывке такого теплообменника, т.к. очистка внутренних поверхностей трубок с винтообразными канавками практически невозможна и ведет к быстрому выходу такого теплообменника из строя.

Серьёзной проблемой является коррозия теплообменников. Для защиты от коррозии применяется газотермическое напыление трубных досок, труб пароперегревателей. Это относится не только к кожухотрубным теплообменникам, изготовленным из углеродистой стали. Пластины пластинчатых теплообменников в подавляющем большинстве изготавливаются из коррозионно-стойкой жаропрочной стали, но несмотря на этот факт также подвержены питтинговой коррозии при использовании неингибированных сред.

Выводы по проделанной работе

1. Корреляционный и регрессионный анализ работы объекта показал, что зависимость выходной температуры нагреваемой нефти от расхода не наблюдается, так как, во-первых, коэффициент корреляции меньше нуля

во-вторых, это наглядно показывает уравнение регрессии

T(G) = 30,545 - 5,193·10-3·G

(при изменении расхода G, температура Т практически не изменяется)

2. В ходе теплового расчета теплообменника выяснились следующие тепловые показатели аппарата:

· коэффициент теплоотдачи от нагревающей жидкости к стенке трубки

· коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой нефти

· коэффициент теплопередачи

Тепловой баланс процесса:

разница между количеством переданной теплоты и принятой теплоты не очень велика.

3. Было получено следующее уравнение динамики процесса теплообмена

4. Оптимизация процесса теплообмена было проведено по статической функции объекта T(G,t) = 26,664 - 0,0036·G + 0,274·t. Выяснилось, что

· максимальная выходная температура нагреваемой нефти равна

· оптимальная входная температура нагреваемой нефти равна

· оптимальный расход нагреваемой нефти равен

Список литературы

1. Кафаров “Методы кибернетики в нефтехимической промышленности”.

2. Бояринов, Кафаров “Методы оптимизации”.

3. Лутошкин Г.С. “Сбор и подготовка нефти, газа и воды к транспорту”

4. Юренев В.Н., Лебедев П.Д. Теплотехнический справочник. Том №2.

Размещено на Allbest.ru

...