Выбор теплообменника

3.  Выбор теплообменника

Выбираем теплообменник кожухотрубный, без компенсационных устройств [(tk-t)мах=40] для ТН, ХН, КН, ИН; табл. ХХХV) по необходимой поверхности теплообмена и по предполагаемому количеству труб по 1 табл. 4.12 «Параметры кожухотрубных теплообменников и холодильников» по ГОСТ 15120-79, ГОСТ 15118-79 и ГОСТ 15122-79)

К условию F<220 м2 удовлетворяет (1 табл. 4.12) два варианта теплообменников:

1. Теплообменник «кожухотрубный» D = 800; d = 25х2; z=1; n = 465

SВ.П. = 6,9х10-2 ; F = 219 ; l = 6 м; Sт.= 16,1х10-2 ; Sм.= 7,9х10-2 ;

2. Теплообменник «кожухотрубный» D = 800; d = 25х2; z=2; n = 442; SВ.П. = 6,5х10-2 ; F = 208 ; l = 6 м; Sм.= 7,0х10-2 ; Sт.= 7,7х10-2 .

Для обеспечения интенсивного теплообмена попытаемся подобрать аппарат с турбулентным режимом течения теплоносителей. Нефть направим в трубное пространство, фракцию - в межтрубное пространство, что позволит избежать трудности в эксплуатации.

Проведем теплотехнический и гидравлический расчеты для выбранных теплообменников.

4.  Теплотехнический расчет

Вариант 1 Теплообменник «кожухотрубный» (ГОСТ 15120-79).

Для определения значений основных критериев подобия, входящих в критериальные уравнения конвективной теплопередачи, будем использовать формулы соответствующие турбулентному режиму течения жидкости:

Проходное сечение межтрубного пространства (межу перегородками ) Sм=7,9 х10-2 , сечения одного хода трубного пространства Sт=16,1х10-2 [2 табл.4.12]

а) фракции 230-350о С текущей в межтрубном пространстве:

объемный расход фракции:;

скорость и критерий Рейнольдса для фракции:

критерий Прандля:.

Для вертикального расположения труб примем выражение (2, форм. 4.31)

;

Коэффициент εφ учитывает влияние угла атаки при φ=30о (1. табл.4.5)

;

Коэффициент теплоотдачи для фракции:

;

б)нефти текущей в трубном пространстве:

объемный расход нефти:;

скорость и критерий Рейнольдса для нефти:

;,

из значения Re также видно, что нефть в трубах течет турбулентно.

критерий Прандля:

Рассчитаем критерий Нуссельта для турбулентного течения нефти:

;

где  примем равному 1 [1, таб. 4.23], и соотношение =1 для нагревающихся жидкостей [1, стр.152]с дальнейшей поправкой.

Коэффициент теплоотдачи нефти к стенке:

;

Рассчитаем термическое сопротивление стенки и загрязнений [1, таб. XXXI]:

;

;

Коэффициент теплопередачи:

;

Расчетная площадь поверхности теплопередачи:

;

запас

Вариант 2. Теплообменник «кожухотрубный» (ГОСТ 15120-79)

Расчет 2-го варианта теплообменника аналогичен предыдущему:

Проходное сечение межтрубного пространства (межу перегородками ) Sм=7,0 х10-2 , сечения одного хода трубного пространства Sт=7,7х10-2 [2 табл.4.12]

а) фракции 230-350о С текущей в межтрубном пространстве:

объемный расход фракции:;

скорость и критерий Рейнольдса для фракции:

критерий Прандля:.

Для вертикального расположения труб примем выражение (2, форм. 4.31)

;

Коэффициент εφ учитывает влияние угла атаки при φ=30о (1. табл.4.5)

;

Коэффициент теплоотдачи для фракции:

;

б)нефти текущей в трубном пространстве:

объемный расход нефти:;

скорость и критерий Рейнольдса для нефти:

;,

из значения Re также видно, что нефть в трубах течет турбулентно.

критерий Прандля:

Рассчитаем критерий Нуссельта для турбулентного течения нефти:

;

где  примем равному 1 [1, таб. 4.23], и соотношение =1 для нагревающихся жидкостей [1, стр.152]с дальнейшей поправкой.

Коэффициент теплоотдачи нефти к стенке:

;

Рассчитаем термическое сопротивление стенки и загрязнений [1, таб. XXXI]:

;

;

Коэффициент теплопередачи:

;

Расчетная площадь поверхности теплопередачи:

;

запас

Как видно из значений величины запаса поверхности теплообмена I-ый вариант теплообменного аппарата имеет превосходство над II-м вариантом.