Расчёт теплообменника типа «труба в трубе»

МИНЕСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И   РФ  НАУК  ОБРАЗОВАНИЯ «ШАХТИНСКОГО РЕГИОНАЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ

ТОПЛИВА И ЭНЕРГЕТИКИ  ИМ .АК. СТЕПАНОВА  П.И»

 

 

                     Курсовой  проект       

              Тему : Расчёт  теплообменника  типа « труба в трубе»

 

 

 

                                      ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

                                                240404.ПА.00.18.ПЗ

                                  

 

Руководитель  проекта                                               Выполнил                                  

                                                                            

                                                                                    Студент группы ПНГ-31

Котелевская  М.А.                                                                                                                                                                                    

                                                                                      Рудомёткин В.В

                                                                             

           подпись                                                                                                             

                                                                                                  подпись    

 

 

                                                          

«        »                                         2012г.                       «      »                       2012г.             

Оценка  и  дата  защиты:

                                                                           «     »                                      2012г.          

                                                                                                          

 

МИНЕСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И   РФ НАУК  ОБРАЗОВАНИЯ «ШАХТИНСКОГО РЕГИОНАЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ

ТОПЛИВА И ЭНЕРГЕТИКИ  ИМ .АК. СТЕПАНОВА  П.И»

                              ( наименование  образовательного  учреждения )    

                                                                                                                                    « УТВЕРЖДАЮ»

                                                                                                       Зам.директора по

                                                                                                         Учебной части  

       

                                                      ЗАДАНИЯ.

                       Для курсового  проектирований  по  дисциплине

«Процессы  и  аппараты нефтегазоперерабатывающего  производства»        

Студент         Рудомёткин  В.В                                                                                   

Группы          ПНГ- 31

Тема курсового проекта    Расчёт теплообменника типа  « труба в трубе »

                                                                                                      

                                       ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

    ВВЕДЕНИЕ

                                         

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

Общие сведение о аппарате

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Основные формулы  для расчёта  теплообменного аппарата

Сырьё дистиллятом дизельного топлива

Начальная температура        Т₂^¢=393 К

Конечная  температура            433 К

Содержания  расчёта средний температурный напор, физические  параметры 

теплоносителей  при их средней  температуре,

 

коэффициент  теплоотдачи  от дизельного  топлива, коэффициент теплопередачи

поверхность теплообмена.

ЛИТЕРАТУРА    Молоканов Ю.К.,   Скобло А.И.,  Владимиров А.И.,

 

Щелкунов В.А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии

 

Молоканов А.К  Технология первичной переработки нефти и природного газа.

 

Кузнецов А.А. Нефтеперерабатывающая  промышленность.

 

Вихман А.Г. Процессы и аппараты

 

Баранов Д.А. и Кутепов А.М. Процессы и аппараты.

 

 

 

 

 

Дата  выдачи задания………………………….. «      »                               2012г.

 

Срок  сдачи……………………………………… «      »                               2012г.

 

 

Руководитель курсового проектирования                                / Котелевская  М.А/

 

 

 

Председатель цикловой ( предметной ) комиссии

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 

1.1Общие сведения о аппарате .

2. Технологический  раздел .

2.1 Общие расчётные сведения .

2.2   Техника безопасности  и охрана окружающей  среды.

3.  Специальный  раздел .

3.1  Узнать  температуру  нефти   на  выходе  их  теплообменника  и его  тепловая  нагрузка .

3.2  Расчитать средний  температурный  напор.

3.3  Выпор  т / о

3.4  Расчитать  физические  параметры  теплоносителей  при   их  средней температуре .

3.5  Расчитать  коэффициент   теплоотдачи   от дизельного   топлива .

3.6   Расчитать коэффициент   теплопередачи .

3.7  Расчитать  поверхность  теплообмена. 

4. Основные выводы  по результатам проекта.

4. 1 Технико-экономический  раздел .

5. Список  используемой литературы .

  

        

  

ВВЕДЕНИЕ.

В нефтеперерабатывающей  промышленности широко распространены процессы теплообмена (нагревания и  охлаждения) жидкостей и газов  без изменения их агрегатного  состояния, а также испарение жидкостей и конденсация паров. Для этого существуют специальные теплообменные аппараты.

Д. И. Менделеев  в своей  книге «К познанию России» отобразил  пути развития отечественной промышленности с использованием наиболее передовых  технологических приёмов. Эти идеи были истоком первой научной школы химической технологии, зародившейся ещё Петербургском технологическом институте. Эту эстафету подхватил Александр Кириллович  Крупский, впервые обративший внимание на то ,что на большинстве предприятий химической смежных отраслей промышленности встречаются одни и те же конструкции химических аппаратов и другого оборудования (фильтры, центрифуги, теплообменники, выпарные установки, ректификационные установки и др.) А. К.  Крупский предложил рассматривать все типовые процессы  и аппараты  химической технологии с единой точки зрения и встал на путь обобщения в области теории этих процессов.  Профессор А. К.Крупский  по праву считается основоположником науки о процессах и аппаратах химической технологии в нашей стране.

 Бурное развитие промышленности,  неразрывно связанное с научно-технической революцией второй половины 20 века,  привело к появлению новых и совершенствованию уже существующих систем и установок для преобразования первичных энергоресурсов в требуемые для населения формы энергии,  а также распределения и передачи этой энергии от источников ее производства до объектов использования.

 

 

     

Целью  моей курсовой работы является : Расчёт необходимой поверхности теплообмена и число стандартных теплообменных аппаратов типа «труба в трубе» для нагрева нефти дистиллятом дизельного топлива.

 

1.1 Общие сведения  аппарате .

 

Эти процессы осуществляют в теплообменниках, конденсаторах, холодильниках. В зависимости  от способа передачи тепла различают  три группы теплообменных аппаратов:

·поверхностные; в которых тепло передается через поверхность, разделяющую обменивающиеся теплом среды;

·смешения, в которых тепло от одной среды к другой передается при непосредственном соприкосновении;

·регенеративные, в которых среды нагреваются при соприкосновении с ранее нагретыми твердыми телами, заполняющими аппарат и периодически нагревающимися другим теплоносителем.

К поверхностным теплообменникам  относятся кожухотрубчатые; элементные, змеевиковые, спиральные, типа «труба в трубе» и др. Наиболее распространены кожухотрубчатые теплообменники, которые применяют при больших расходах маловязких жидкостей или газов. Если жидкости имеют высокую вязкость и их расход невелик; используют теплообменники типа «труба в трубе». Змеевиковые теплообменники обычно применяют при небольших тепловых нагрузках.. В конденсаторах охлаждаются пары нефтяных дистиллятов, отводимых с верха ректификационной колонны. Конденсаторы по конструкции и принципу работы делятся на трубчатые, погружные и смешения. Наиболее пожароопасны трубчатые конденсаторы, так как при внезапном прекращении подачи охлаждающей воды на установку пары бензина могут не сконденсироваться в аппарате. Погружные конденсаторы широко распространены, однако на вновь строящихся установках их не применяют, так как они громоздки и коэффициент теплопередачи их невысок. В конденсаторах смешения пары нефтепродукта конденсируются при непосредственном 6смешении с охлаждающей водой. Конденсат и вода собираются внизу аппарата и разделяются на два слоя из-за разной плотности.

Холодильники  на нефтеперерабатывающих заводах  предназначены для охлаждения жидких дистиллятов и остатков после  перегонки нефти. По конструкции холодильники мало отличаются от теплообменников и бывают двух видов: трубчатые и погружные. Холодильники трубчатого типа наиболее пожароопасны, так как запас воды в них невелик и трубки часто выходят из строя.

Для охлаждения аппаратов на нефтеперерабатывающих  заводах расходуется очень  много воды. Чтобы уменьшить ее расход, используют оборотные системы. В настоящее время в нефтепереработке и нефтехимии объем оборотного водоснабжения составляет 85% общего расхода. Оборотные системы довольно сложны — это водозаборы, насосные станции, очистные сооружения, сеть водопроводов и т.п. Создание и эксплуатация таких комплексов требует больших капиталовложений. В результате поисков новых систем охлаждения были созданы аппараты воздушного охлаждения (АВО)_.

                          

Назначение теплообменника – «труба в трубе»

 

Теплообменники типа «труба в трубе» используются в основном для нагрева или охлаждения теплоносителя в тех случаях, когда требуются небольшие поверхности теплообмена (обычно до 50 м²). Они также могут использоваться в процессах, сопровождающихся частичным кипением или конденсацией теплоносителя. Преимущество теплообменника «труба в трубе» заключается в разнообразии компоновок, и, кроме того, они могут быть быстро собраны из стандартных элементов на месте монтажа. При необходимости поверхность теплообмена может быть увеличена за счет установки дополнительных секций. Подходящим выбором конструкции входных и выходных патрубков можно обеспечить эффективную очистку поверхностей теплообмена по обеим сторонам. Можно просто выполнять контроль распределения потоков теплоносителя по каждому каналу теплообменника, что особенно важно при охлаждении вязких жидкостей, когда в случае необходимости один насос может быть установлен для группы теплообменников. Главными недостатками теплообменников «труба в трубе» являются большой объем и стоимость. на единицу поверхности теплообмена.

Область применения

Простейший вид теплообменника «труба в трубе» представляет собой  У-образную трубу, помещенную внутри трубы  такой же формы. Теплообменники «труба в трубе» с продольными ребрами  были разработаны в конце второй мировой войны. Теплообменники «труба в трубе» используются вместо кожухотрубных теплообменников при выполнении хотя бы одного из следующих условий:

низкий  коэффициент теплоотдачи со стороны  кожуха: Если отношение коэффициентов  теплоотдачи внутри труб к коэффициентам в межтрубном пространстве больше 2:1, то следует использовать развитые поверхности. Типичным примером могут служить теплообменники с газом или вязкими жидкостями в межтрубном пространстве и водой, паром или жидкостью с низкой вязкостью в трубах. Чем больше это отношение, тем более эффективным будет применение развитых поверхностей, поскольку при этом могут быть увеличены число и размер ребер ;

«пересечение» или близкие значения температур по горячей и холодной стороне. Конструкция теплообменников «труба в трубе» позволяет в точности воспроизвести режим противотока, И ситуация, при которой возникает «пересечение» температур, легко устранима. Поскольку теплообменники типа «труба в трубе» имеют модульную структуру, они могут быть смонтированы последовательно и параллельно с минимумом коммуникационных трубопроводов и на общем фундаменте;

высокие давления. Для выбранной мощности теплообменники «труба в трубе» имеют меньший  диаметр наружной трубы, чем диаметр  кожуха в кожухотрубных теплообменниках. Наружные трубы обычно не имеют сварных швов, и их диаметр варьирует от 50 до 200 мм, хотя в особых случаях возможны и большие диаметры. Следовательно, при высоком давлении в наружной трубе требуется меньшая толщина стенок из-за малого диаметра;