ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гидравлический режим и расчет потери напора в трубчатом змеевике из "Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности Издание 2" Для обеспечения нормальной работы трубчатой печи необходимо обоснованно выбрать скорость движения потока сырья через змеевик. При увеличении скорости движения сырья в трубчатой печи повышается коэффициент теплоотдачи от стенок труб к нагреваемому сырью, что способствует снижению температуры стенок, а следовательно, уменьшает возможность отложения кокса в трубах. В результате уменьшается вероятность прогара труб печи и оказывается возможным повысить теплонапряженность поверхности нагрева. Кроме того, при повышении скорости движения потока уменьшается отложение на внутренней поверхности трубы загрязнений из взвешенных механических частиц, содержащихся в сырье. [c.477] Применение более высоких скоростей движения потока сырья позволяет также уменьшить диаметр труб или обеспечить более высокую производительность печи, уменьшить число параллельных потоков. [c.477] Однако увеличение скорости приводит к росту гидравлического сопротивления потоку сырья, в связи с чем увеличиваются затраты энергии на привод загрузочного насоса,. так как потеря напора, а следовательно, и расход энергии возрастают примерно пропорционально квадрату (точнее, степени 1,7—1,8) скорости движения. [c.477] В печах с однофазным жидким потоком сырья скорость движения изменяется незначительно, вследствие понижения плотности сырья при нагреве. В этих печах скорость потока по всей длине змеевика изменяется на 10—20 %. Для печей, нагревающих газы или пары, скорость по длине змеевика изменяется в большей степени увеличение скорости в данном случае обусловливается снижением давления и повышением температуры потока. [c.478] Небольшое изменение скорости по длине змеевика позволяет при расчете потери напора печей с однофазным режимом применять среднее значение скорости и пользоваться уравнением Дарси — Вейсбаха. [c.478] В печах с двухфазным режимом при частично или полностью испаряющемся сырье скорость изменяется значительно. В этом случае скорость на выходе из печи может в несколько десятков раз отличаться от скорости потока при входе в печь. Естественно, что при таком значительном изменении скорости движущегося потока при расчете потери напора невозможно пользоваться средним значением скорости. Представление о гидравлическом режиме печей такого типа можно получить из графика, приведенного на рис. ХХ1-24. По оси абсцисс отложена длина змеевика, по оси ординат соответствующее давление р, температура / и доля отгона е. [c.478] Вначале по мере прохождения потока сырья по змеевику давление падает сравнительно равномерно, затем, начиная с некоторого сечения, соответствующего началу испарения, потеря напора прогрессивно возрастает. Доля отгона в печи растет также прогрессивно вследствие повышения температуры сырья и снижения давления. Характерным является изменение температуры сырья по длине змеевика. На участке, где сырье нагревается без испарения, температура повышается равномерно с момента начала испарения рост температуры замедляется, так как часть тепла расходуется на испарение сырья. При этом возможен случай (см. пунктир на рисунке), когда температура сырья на выходе из печи несколько ниже температуры в предшествующих трубах печи. [c.478] В печах третьего типа изменение скорости по длине змеевика зависит от степени превращения сырья (выхода продуктов реакции). [c.479] Расчет потери напора при однофазном режиме здесь не рассматривается, так как он осуществляется по известным уравнениям гидравлики. Иной подход требуется для печей, имеющих двухфазный режим сырья. [c.479] Излагаемый ниже метод расчета потери напора в печах с частично или полностью испаряющимся сырьем разработан Б. Д. Баклановым. Этот метод расчета, базирующийся на ряде допущений, был проверен Я. Г. Соркиным для тринадцати работающих трубчатых печей. Проведенная проверка показала, что метод Бакланова хорошо подтверждается данными практики расхождение между расчетной величиной потери напора и фактической лежит в пределах от 1 до 12 % и в среднем составляет 7 %. При таком режиме падение давления в змеевике трубчатой печи рассчитывают для участка нагрева и участка испарения в отдельности. [c.479] Рассматриваемый метод основан на допущении, что приращение количества тепла в трубах печи пропорционально длине труб, т. е. что все рассчитываемые участки змеевика работают с одинаковой теплонапряженностью. Такое допущение приемлемо для радиантных труб при однорядном экранировании и не может быть принято для конвекционных труб. В большинстве случаев испарение сырья начинается в радиантных трубах, поэтому подобное допущение позволяет применять метод Б. Д. Бакланова для гидравлического расчета радиантного змеевика. [c.479] Чтобы упростить расчет, Я. Г. Соркин рекомендует для печей, нагревающих нефть и полумазут, принимать (1/р ) = 3500 и для печей, нагревающих мазут, (1/р ) = 2000. [c.480] Потерю напора рассчитывают методом последовательного приближения. Рекомендуется следующая схема. [c.482] Обычно до получения удовлетворительной сходимости приходится делать 3—4 пересчета. [c.482] Для построения подобной кривой следует задаться тремя произвольно выбранными температурами, в пределах которых ожидается получить температуру начала однократного испарения и определить соответствующее давление р . [c.482] Величина коэффициента гидравлических сопротивлений для участка нагрева лежит в пределах К = 0,030—0,035. [c.483] При нагреве в трубчатой печи дистиллятного сырья возможны случаи, когда в змеевиках происходит не только испарение сырья, но и перегрев образующихся паров. В таких условиях, например, работают печи ряда установок каталитического крекинга. [c.483] В этом случае змеевик трубчатой печи может быть разбит на три отдельных участка, соответствующих нагреву, испарению и перегреву. На участке нагрева находится только жидкая фаза, и температура потока возрастает от tl до (рис. XX1-27). [c.483] Потерю напора в подобных печах рассчитывают раздельно для каждого участка, начиная с участка перегрева. [c.483] Так же, как и в случае расчета потери напора на участке испарения, задачу приходится решать методом последовательного приближения. С этой целью для данного сырья устанавливается зависимость между температурой t и давлением насыщенных паров данного сырья. [c.484] Вернуться к основной статье