1 технология и процес на отделяне температура верига с помощта на рекуперативен топлообменник
Максималният размер на тежки въглеводороди, извлечени от газовия поток в лечението на технологичен газ се постига, когато максималната кондензацията налягане (налягане разделяне) и оптимално най-ниската температура на газа (температурата разделяне).
В поле процес третиране на газ в съоръжения за разделяне ниската температура (STRP) температура на отделяне се определя въз основа на условията за осигуряване на транспортиране на газ процес в единична фаза състояние и степента на възстановяване на тежки въглеводороди от газовия поток. оптималната стойност на температурата разделяне, съответстваща на условията за да се осигури процес за транспортиране на газ в единична фаза състояние и максималната степен на извличане на въглеводороди от газов поток вземат като Tzad предварително определена температура.
В началния етап на работа на полето при ниво на високо налягане за инсталиране на събирането и получаването на газ, температурата на газа долу като претеглена средна стойност на температурата на газовия поток податлив на разделяне:
де Т2 - температурата на газа преди инсталирането НТС К;
DP - разликата в налягането преди инсталирането NTS (сепаратор след етап I) и ниска температура сепаратор (капка през дросела) кгс / см 2.
Dj - Joule-Thompson коефициент (за инженерни изчисления Dj ≈0,3 0 ° С / (KGF / ст2).
операция разделяне на налягането преди въвеждане в компресорната станция бустер се поддържа постоянна, стойността му се определя налягането в тръбопровода получаване на газ след приготвянето. При такива обстоятелства, чрез намаляване на налягането на налягане резервоар на входа на събирането и получаването на производство продукт газ се намалява, а оттам пада на налягането на газта DP капки, което става причина за увеличаване на степента на температурата на сепариране. След известно време на работа на температурата на поле Тсепо отделяне става предварително определена температура Tzad.
По-нататъшното развитие на областта за да се поддържа температура разделяне на предварително определено ниво, използвайки рекуперативни топлообменници. Ниска схема разделяне температура процес използва Регенеративен топлообменник е показано на Фигура 1. В полеви условия най-често използвания тип топлообменниците "тръба в тръба" и корпуса. Схематично тяхната конструкция са изобразени на фигура 2.
Като лечение масло растения и растения за обработка на преработка на газ и газ използват три типа топлообменници, черупки и тръба (фиг.1, а) "тръба в тръба" (Фиг. 1Ь) и плоча топлообменници (Фиг.2 ).
Студентите трябва първо да разберат как топлината прехвърля от горещ топлоносител към студения охладител в топлообменници. Трябва да се помни, че в пренос на топлина на процеса топлообменници през стената може да се извърши по три начина: проводимост, конвекция и чрез излъчване (радиация).
Топлопроводност е процес на топлина размножаване чрез колебателно движение на частичковия материал в техния взаимен контакт без относително преместване, т. Е. процеса на пренос на топлина може да се осъществи само в метали.
разпределение на топлината чрез прехвърляне на течни или газообразни частици се движат един спрямо друг - конвекция.
Процесът на топлина размножаване чрез zlektromagnitnyh трептения, причинени от лъчиста енергия, наречени от радиация.
1 - сондажен ствол струята; 2 - сепаратор за увличане (сепаратор I етап.); 3 - рекуперативен топлообменник; 4 - намаляването монтаж; 5 - ниска температура сепаратор; 6 - кондензат
Фигура процес на отделяне температура една верига с помощта на рекуперативен топлообменник
При проектирането на инсталациите на нефт и газ в подготовката на топлообмен оборудване избор за тях често се налага да се справят с първите две процесите на пренос на топлина, топлопроводност и конвекция.
видове трансфер на топлина над рядко се намират в чиста форма; те обикновено се придружава всяка друга (комплекс топлообмена). Така, предаването на топлина през стените на пренос на топлина от горещия топлоносител към стената и стената на топлина носителя на студено се извършва чрез конвекция и през стената - от проводимост.
При проектирането на нови топлообменници могат да доставят три цели:
1) определяне на нагряване повърхност F, необходими за предаване на предварително определено количество Q на топлина от горещите на топлина носителя на студено;
2) изчисляване на количеството топлина Q, предава чрез известен повърхност F на нагряване,
3) намиране на крайната температура на охлаждащата течност, ако е известна величина F и Q.
I - охладителните движи през тръби;
II - охлаждаща течност се движи в пръстена.
Фигура 1 - Дизайнът на топлообменници:
а) shelltube (1 - тяло на топлообменника 2 - тръба 3 - преграда);
б) топлообменник на "тръба в тръба" (1 - външна тръба 2 - вътрешните тръби 3 - "кок")
1 - фиксираната плоча; 2 - топлообменник плоча гофриран топлина; 3 - полагане; 4 - крайна плоча; 5 - преместване плоча
Фигура 2 - схема на пластинчати топлообменници (и - сгъваем, б - заварени)
топлина уравнение. За разработването на процес за пренос на топлина е необходимо, както е известно, присъствието на температурна разлика между топла и студена носители за пренос на топлина. Тази температурна разлика е движеща сила за пренос на топлина и се нарича температурната разлика, т.е.
Някъде - температура горещ топлоносител;
т -temperaturaholodnogo охлаждащата течност.
Също така трябва да се забравя, че по-голямата температурна разлика # 916; т, толкова по-висока скорост на пренос на топлина; където количеството топлина, прехвърлени от горещ топлина носител студена е пропорционална на повърхността F на топлообмен, налягането -temperaturnomu # 916; т и времето # 964;. т. е.
където К - пропорционалност фактор, наречен коефициент на пренос на топлина и представлява количеството топлина преминава през повърхността на единица в единица време при температурна разлика равна на единица.
Ако Q изразена в J, F-, в м 2; # 964; -в S и # 916; -да т ° С, коефициентът на топлинен пренос ще има измерение
Ако Q се изразява в ккал, а # 964; -да часа измерение на коефициента на топлопреминаване ще
За прехвърляне в W / m 2 · 0 ° С) стойност К, изразена в ккал / m 2 · часа · 0 ° С) се умножава с фактор 1,16.
В непрекъснат процес при топлинно натоварване Q се разбира количеството топлина във ватове предават за единица време. Тогава уравнението (115) може да се запише като:
Процесите на пренос на топлина обикновено варират температурата на охлаждащата течност, и по този начин разликата температура: горещ поток се охлажда и студена - нагрява.
Герой на промяна на температурата на потока, движещ vdolpoverhnosti отопление зависи от нейните модели на трафик.
Топлообменниците, използвани в основно три схеми на трафик потока: 1) съвместно протичане при горещи и студени поток поток паралелно; 2) когато противоток топла и студена поток, протичащ в обратна посока един на друг; 3) когато напречно потоци текат в напречно направление.
Фигура 3 показва схема на топлообменниците на "тръба в тръба" и разпределението на температурата на едновременно снижаване на (а) и противоток (б) от съответните дължини. Имайки кривите на промяна на температурата на едновременно снижаване на (а), може да се заключи, че е невъзможно да се загрее входящия студен топлопреносната течност с начална температура над температурата TN излизане горещ топлоносител Тс, т. Е. Винаги се TN <Тк , что обусловливается термическим сопротивлением стенок теплообменника. При противотоке же конечная температура холодного теплоносителя tк может быть выше конечной температуры горячего теплоносителя Тк , что показано на схеме, т. е. tк> Th
Фиг. 3. характер на изменение на работна температура течност в десния ток (а) и противоток (б)
С едновременно снижаване и противоток, което за предпочитане се използват в топлообменници, температурна разлика се определя от средноаритметичната или средна температура разликата:
за паралелен поток (4)
за обратен поток (5)
Съгласно горните формули се получават същите резултати. Следователно, за насрещен поток и едновременно снижаване вместо формули (4) и (5) може да напише един.
където # 916; туберкулоза и # 916; Тт е разликата в температурата между потоците; # 916; TB -Голям разлика; # 916; Тм -Less разлика.
Ако съотношението # 916; TB / # 916; Тт> 2, тогава средната определена температура с формула (6); ако съотношението # 916; TB / # 916; Тт <2, то определяется среднеарифметическая температура по формуле
Уравнението на топлина. Ако топлината се предава чрез кондукция през стената, неговото количество пропорционална на повърхността F на, температурната разлика между двете повърхности на стената. път # 964; и обратно пропорционална на дебелината на стената # 948;:
където tst1 tst2 Температурна и стенни повърхности.
Коефициентът на пропорционалност # 955; Това се нарича топлопроводимост. Нейният размер е както следва:
Ако Q в ккал vsrazheno и # 964; -в часа, термичната проводимост на измерението
където за прехвърляне в W / m2 · С стойности 0 # 955;, изразена в ккал / m · часа · ° С, тази стойност се умножава с фактор 1,16.
фактор # 955; зависи от свойствата на материала на стената и на неговата температура, стойностите на които ще се смятат за практически упражнения.
Уравнение (8) е уравнението на топлинна проводимост и тя се различава от уравнението за пренос на топлина (2) с това, че вместо на коефициента К които включват експресията # 955; / # 948.
пренос на топлина чрез конвекция уравнение. Когато peredacheteploty конвекция (течност и газ) на повърхността на стена формира ламинарен граничен слой, чрез който топлината се предава | чрез проводимост. Извън този слой температура варира малко разстояние от стената поради интензивно смесване на охлаждащата течност, когато се движат неговите отделни частици.
Уравнението на пренос на топлина чрез конвекция се записва подобно на уравнение (2):
единствената разлика е, че в уравнение (2) включва температурна разлика # 916; т между двете топлоносители (Т-т>, и в Уравнение (9) е разликата в температурата между охладителя и стената (Т tst1>) размер. # 945;, член на уравнение (9) се нарича коефициентът на топлинен пренос; има същите размери като за пренос на топлина коефициент К, т. е. W / (m 2 • ° С).
Над него се отбележи, че топлообменниците обмена на топлина се появява комплекс, който зависи от температурата на двигателя и на материала, от който е направена топлообменника.
Нека се опитаме да се изчисли сложния процес на топлообмен.
Характер на промяна на температурата в равнина и цилиндричната стена е показано на фиг. 4, б. Слоят на температура гореща охлаждащата течност се променя от Т към tst1. стена дебелина до tst1 tst2 и в слоя на студено топлоносител от tst2 за тон.
Фиг. 4. символи температура vploskoy промяна (а)
и цилиндрични (б) на стената;
Пишем уравнението на пренос на топлина:
където # 945; 1-ва # 945; 2 са коефициентите на пренос на топлина от горещия топлоносител към стената от стената на топлина носител студен съответно.
топлообменна повърхност с плоска стена е постоянна.
В постоянен процес количеството топлина се предава от горещия топлоносител за Q1 стена. през стена до стена QST EBT студена охладителна течност Q2 трябва да е равен:
От системата от уравнения (10) определя температурната разлика:
След цялостното температурната разлика:
Съотношението Q / F = Q, която представлява количеството топлина се предава чрез единица площ за единица време се нарича специфичен топлинен товар (W / m 2).
Стойностите 1 / # 945; 1 = R1 и 1 / # 945; 2 = R2. коефициент на топлопредаване обратен се нарича термична устойчивост на топлина при преминаване през граничния слой охладител (размер м 0 2 / W).
Общият брой на температурната разлика е равна на сумата на частични градиенти определени от системата уравнения (11)
Заместването на уравнение 12, уравнение частни температурни натиск да получат
Уравнение (13) се използва за определяне на коефициент на топлопредаване от коефициентът на топлинен пренос и известен дебелината на стената).
Коефициентът на топлинен пренос през цилиндричната стена е определена от (вж. фиг. 4Ь)
където К - коефициент на топлопредаване от горещия поток към стената на тръбата (W / m 2 • ° С). # 945; 1 - коефициент на топлопредаване от горещия поток на стената W / (m 2 • ° С); # 945; 2 - коефициент на топлинен трансфер от стената на тръбата до нагрява поток или в външната среда, W / (m 2 • ° С), d1, d2 - вътрешни и външни диаметри на тръбопровода, m; # 955; - топлопроводимост (W / m 2 • ° С).
В почти всички случаи, # 945; 1> # 945; 2. Затова, за да се изчисли стойност 1 / # 945; 1 пренебрегвани и счита, че температурата на потока, е температурата на стената, т.е. TS = TW: ..
За да се определи коефициентът на пренос на топлина от външната страна на подземния тръбопровод радваше формула
където Хо е дълбочината на полагане на тръбопровода в земята, т. # 955; с е коефициент на топлопроводимост на почвата, W / (m 2 • ° С); DH - външен диаметър на тръбата, т.
Определяне на температурата на стената. При изчисляване на топлообменници често е необходимо да се определи температурата на повърхността на стената.
За да се определи температурата на вътрешната повърхност на стената # 916; tct1 използва първото уравнение на системата (11):
Температурата на повърхността на външната стена # 916; tct2 определя от третото уравнение на една и съща система, т.е. ..
където # 916; т - общо температурна разлика се определя от уравнението (12).
Топлинен баланс уравнение. При определяне на количество Q на топлина прехвърля през стената използване ravenstvoQ1 = QST = Q2 = Q и представляват топлообменник уравнението на топлина баланс:
// където ≥ 1 и ≥ 1 / - начална енталпия (съдържание на топлина) потоци, J / кг 0 ° С и ≥ 2 ≥ 2 // / - тяхното окончателно енталпия J / кг, G1 и G2 масовия поток на отоплението (гореща) ти нагрява (студен) поток, кг / и Q - количество топлина прехвърлят Wat.
Ако се появи пренос на топлина без фаза или химични трансформации и техните специфични топлини на практика са независими от температурата, след уравнението се трансформира както следва
където С1 и С2 е специфичен топлинен капацитет на течности, J / кг ° С или "ккал / кг ° С и TN Tn - съответно началната температура на охлаждащия агент, ° С; Tk и ТК- крайни охлаждащи ° С температура. (. Фигура 4), ° С; Q-номер teplotі, Wat.
Определяне на еквивалентния диаметър. Еквивалентно диаметър | е равно на четири пъти площта на потока, разделена на намокрен периметър.
В изчисленията на топлообменника трябва да се използва еквивалентен диаметър, който се определя от формулата:
а) корпус и тръба топлообменници (виж фиг. 1 а)
б) за типа "тръба в тръба" топлообменници в dvizhenin охлаждащата течност в пръстена
където F сечение на потока, m 2; P-омокря периметър, m; D-машина вътрешния диаметър или вътрешния диаметър на външната тръба; d- naruzhnsy диаметър на тръбата, т; п е броят на тръби.
Свързани статии