Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Марта 2014 в 17:35, курсовая работа
Дальнейшее развитие технологических процессов переработки нефти и газа связано с созданием комбинированных установок большой единичной мощности. Это приводит к значительному увеличению размеров аппаратуры, её массы и обусловливает повышенные требования к надёжности её работы в течение длительного времени при интенсивных режимах эксплуатации. Решение таких грандиозных задач возможно только при условии совершенствования технологии и аппаратуры нефтегазопереработки. [4]
Основными целями поставленными на развитие завода «Нафтан» на 2010-2015 года являются:
1) Углубленная переработка нефти (до 92-94%). Для этого будет проведена реконструкция существующих мощностей, а также построен новый комплекс по углубленной переработке нефти.
Введение 4
Теоретическая часть 6
2.1 Технологическое обоснование выбора конструкции 6
2.2 Описание проектируемого аппарата 8
2.3 Безопасная эксплуатация оборудования 9
2. Расчётная часть 10
2.1 Тепловая нагрузка холодильника 11
2.2 Массовый и объемный расход воздуха 11
2.3 Характеристика труб 12
2.4 Коэффициент теплоотдачи со стороны керосинового дистиллята 13
2.5 Рассчет коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха в случае
применения гладких труб 15
2.6 Расчет коэффициента теплопередачи для пучка гладких труб 16
2.7 Расчет среднего температурного напора 17
2.8 Расчет коэффициента теплоотдачи при поперечном обтекании
воздухом пучка оребренных труб 19
2.9 Расчет приведенного коэффициента теплоотдачи со стороны
воздуха в случае пучка оребренных труб 20
2.10 Расчет коэффициента теплопередачи для пучка оребренных труб 20
2.11 Расчет поверхности теплообмена холодильника 21
2.12 Расчет аэродинамического сопротивления пучка труб 22
2.13 Расчет мощности электродвигателя к вентилятору 23
Заключение 24
Список используемой литературы 26
3.4 Коэффициент теплоотдачи со стороны керосинового дистиллята
Коэффициент теплоотдачи со стороны керосинового дистиллята будет одинаков для оребренных и гладких труб.
Средняя температура керосинового дистиллята в АВО:
.
Коэффициент теплопроводности:
Вт/(м·К),
Теплоемкость:
кДж/(кг·К),
кДж/(кг·К).
Относительная плотность:
,
Кинематическую вязкость принимаем по практическим данным:
м2/с.
Минимальная скорость движения керосинового дистиллята, при которой обеспечивается устойчивый турбулентный поток (Re=104):
м/с.
Для проектируемого холодильника выбираем м/с > . Тогда
.
Re > 104, коэффициент теплоотдачи со стороны керосинового дистиллята:
Вт/(м2·К),
Где - критерий Прандтля при температуре Тср1=356 К,
- критерий Прандтля при
- поправочный коэффициент, учитывающий отношение длины трубы к ее диаметру. Для нашей трубы =1.
Находим критерий Прандтля при температуре Тср1=356 К:
Предварительно принимаем температуру стенки трубы со стороны керосинового дистиллята Тω1=354 К. определяем критерий Прандтля при этой температуре:
.
Коэффициент теплоотдачи со стороны керосинового дистиллята:
Вт/(м2·К).
3.5 Расчет коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха в случае применения гладких труб.
Скорость воздушного потока в сжатом сечение:
м/с,
где VД – действительный секундный расход воздуха из паспорта на вентилятор, м3/с,
Fс – площадь сжатого сечения в пучке труб, через которое проходит воздух, (подробно рассчитывается в [2.стр 111]), м2.
Средняя температура воздуха:
Кинематическую вязкость воздуха принимаем по таблице 2.1 [2.стр 107]:
м2/с.
Величина критерия Рейнолдса:
.
Коэффициент теплоотдачи:
Вт/(м2·К),
где =1 - поправочный коэффициент, учитывающий угол атаки;
λ =0,0273 Вт/(м·К) – коэффициент теплопроводности воздуха при его средней температуре [2].
Вт/(м2·К).
3.6 Расчет коэффициента теплопередачи для пучка гладких труб
Для биметаллических труб и загрязненной поверхности теплообмена:
, Вт/(м2·К),
где - тепловое сопротивление внутреннего слоя загрязнения, 0,00035 (м2·К)/Вт [2],
- тепловое сопротивление
- тепловое сопротивление
- тепловое сопротивление
Вт/(м2·К).
3.7 Расчет среднего температурного напора
Средний температурный напор определяется по методу Белоконя [2. Стр 112]:
- соответственно большая и
, ,
Где - разность среднеарифметических температур горячего и холодного теплоносителей
,
А ΔТ – характеристическая разность температур:
Рассчитаем ΔТ по формуле:
,
где ΔТ1 – перепад температур в горячем потоке;
ΔТ2 – перепад температур в холодном потоке;
Р – индекс противоточности.
Имеем:
ΔТ1=396-319=77 К
ΔТ2 =333-299=34 К
К
К
К,
К,
К.
Температура стенки трубы со стороны керосинового дистиллята:
К,
Найденная температура близка к ранее принятой.
3.8 Расчет коэффициента теплоотдачи при поперечном обтекании воздухом пучка оребренных труб
Коэффициент теплоотдачи при спиральном оребрении труб:
,
где - коэффициент теплопроводности воздуха при его средней температуре, Вт/(м·К) [2. Стр 113];
- скорость воздушного потока в сжатом сечении одного ряда труб оребренного пучка, м/с [2. Стр 114];
- динамическая вязкость воздуха при средней температуре, Па·с [2. Стр 114];
Pr – критерий
Прандтля при средней
- средняя толщина ребра, м [2. Стр 114].
Подставив значения всех величин:
Вт/(м2·К).
3.9 Расчет приведенного коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха в случае пучка оребренных труб
Приведенный коэффициент теплоотдачи для круглых ребер:
,
где Fр – поверхность ребер, приходящаяся на 1 м длины трубы, м2/м [2. Ст 115];
Fn – полная наружная поверхность 1 м трубы, м2/м [2. Стр 115];
Е – коэффициент эффективности ребра, учитывающий понижение температуры по мере удаления от основания, находится по рис. 2.6 [2. Стр 115];
- коэффициент, учитывающий трапецивидную форму сечения ребра, определяется по рис. 2.7 [2. Стр 115];
- экспериментальный коэффициент, учитывающий неравномерность теплоотдачи по поверхности ребра;
- тепловое сопротивление
Вт/(м2·К).
3.10 Расчет коэффициента теплопередачи для пучка оребренных труб
Ведем расчет на единицу гладкой поверхности трубы по [2]:
, Вт/(м2·К),
где Fст - поверхность гладкой трубы по наружному диаметру, приходящаяся на на 1 м ее длины. Все остальные величины и обозначения см. выше.
Вт/(м2·К).
Можно сделать вывод о том, что при прочих равных условиях оребрение гладкой поверхности трубы со стороны воздуха приводит к значительному увеличению коэффициента теплопередачи ( раза).
3.11 Расчет поверхности теплообмена холодильника
.
Количество труб
.
В случае отсутствия оребрения:
.
Количество труб
.
Определим число труб для одного хода керосина при принятой ранее скорости движения керосина :
3.12 Расчет аэродинамического сопротивления пучка труб
Аэродинамическое сопротивление пучка труб определяется по формуле:
где ρв – плотность воздуха при его начальной температуре, кг/м3;
Wуз – скорость воздуха в узком сечении трубного пучка, 10,6 м/с;
nв – число горизонтальных рядов труб в пучке (по вертикали);
dн = 0,028 м – наружный диаметр трубы;
Sр = 0,0035 м – шаг ребер.
Рисунок 2.4 – Оребренная биметаллическая труба [2. стр 108]
Критерий Рейнольдса, отнесенный к диаметру труб dн, определяется по формуле:
где νср2 – кинематическая вязкость воздуха при средней температуре воздуха, м2/с.
;
Подставляя указанные велечины в формулу получим:
Па.
3.13 Расчет мощности электродвигателя к вентилятору
Мощность, потребляемая вентилятором, находится по формуле:
,
где η – к.п.д. вентилятора, принимается в пределах η = 0,62 – 0,65.
кВт.
При подборе электродвигателя расчетную мощность следует увеличить на 10 % для обеспечения пуска двигателя. Поэтому действительная мощность двигателя:
Nэ.д.=1,1·N;
Nэ.д.=1,1·37,3= 41 кВт.
Установачная мощность двигателя составляет 97 кВт. Коэффициент использования установочной мощности:
Как правило, .
4.Заключение
Таким образом, в результате проведенного расчёта теплообменного аппарата типа «Аппарат воздушного охлаждения», были рассчитаны и проверены размеры теплообменного аппарата, удовлетворяющие необходимым условиям теплообмена. Проектировка данного аппарата производилась по исходным данным, а именно: температурам холодного и горячего теплоносителей на входе и выходе в теплообменный аппарат, типа теплообменного аппарата, а также расходу охлаждаемого керосинового дистиллята.
По результатам расчета выбираем аппарат воздушного охлаждения
:
аппарат воздушного охлаждения с горизонтальным расположением секций, коэффициент оребрения – 9, аппарат имеет жалюзи, условное давление 0,6 МПа, материальное исполнение Б4 – биметаллические трубы, климатическое исполнение – для умеренного климата с температурным диапазоном от – 20 до +45, количество рядов труб – 3, число ходов по трубам – 2, длина трубы – 4 м.
[1. Стр 11]
Данный аппарат отличаются относительной простотой конструкции, следовательно, достаточно прост при монтаже и эксплуатации. Установка не приводит к загрязнению окружающей среды и занимает небольшую площадь, по сравнению с общей площадью занимаемой обычным теплообменником и сооружениями водного хозяйства.
У аппаратов типа АВГ наименьшее аэродинамическое сопротивление теплообменных секций, следовательно требуется меньшая мощность вентилятора. В зимнее время при уменьшении угла поворота лопастей потребление электроэнергии значительно снижается, также при низких температурах возможно отключение одного вентилятора, что также уменьшает затраты на
электроэнергию. Геометрия труб и их длина были выбраны согласно принятым стандартам и обеспечивают необходимую площадь теплообмена.
5. Список используемой литературы.
1. Крюков Н.П. Аппараты воздушного охлаждения. — М.: Химия, 1983 — 168 с., ил.
2. Кузнецов А.А. Расчёты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности/А.А. Кузнецов, С.М. Кагерманов, Е.Н. Судаков.-2-е, изд.,пер. и доп. Л., “Химия”,1974.- 344с.
3. Латыпов Р.Ш., Шарафиев Р.Ф. Техническая термодинамика и энерготехнология химических производств. – М.: Энергоатомиздат. – 1995. – 344 с.
4. http://www.neftehim-balt.ru/
5. http://www.novopolotsk.by/
6. http://rudocs.exdat.com/docs/
содержание систем в исправном состоянии и безопасные условия их работы;
учет аппаратов, входящих в системы, периодическое обследование условий их эксплуатации и плановые технические освидетельствования их;
периодическую проверку наличия и исправности действия предохранительной арматуры, приборов автоматической защиты, местного и дистанционного контроля рабочих параметров, а также запорной и регулирующей арматуры;
аттестацию инженерно-технических работников по промышленной безопасности;
выполнение инженерно-техническими работниками Правил и ознакомление персонала с инструкциями по безопасности
- устройство и принцип действия оборудования холодильной системы;
- схемы и натурное размещение трубопроводов хладагента;
- характеристики и свойства используемых хладагентов;
- инструкцию по обслуживанию холодильной системы;
- порядок заполнения и опорожения системы хладагентом;
- порядок и приемы действия в аварийных ситуациях;
- приемы и способы оказания доврачебной (первой) помощи пострадавшим при отравлениях хладагентов или пораженных им частей тела и глаз.
3. В организациях, эксплуатирующих холодильные системы, обслуживающий персонал должен быть обучен правильным действиям по предупреждению и ликвидации аварийных ситуаций.
Средства индивидуальной защиты и оказания доврачебной (первой) помощи пострадавшим должны располагаться в доступных и обозначенных местах машинных отделений, а их сохранность и исправность должны регулярно проверяться ответственным лицом.
Информация о работе Расчет распылительной колонны для извлечения фенола из воды