Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 [ 72 ] 73 74 75 76 77 78

Полезная тепловая мощность может быть выражена в первом приближении законом теплопередачи Ньютона

W„ = auATn, (XI. 69)

где АГп - перепад температуры между нагревателем и окружающей средой; ап - коэффициент теплопередачи нагревателя.

Этим же законом определяются и теплопроводные потери через изоляционный слой теплообменника, коэффициент теплопередачи которого обозначим а. Обычно теплопроводные потери не играют существенной роли, поскольку в технических конструкциях а), < < Un- Суммируя а = йи + ах, можем записать

W + WaAT. (XI. 70)

Тепловая мощность, уносимая потоком отработанной жидкости, определяется произведением

IF„ = CpYgAr„, (XI. 71)

где АТк - разность температур между уходящими и восходящими потоками жидкости.

Значение АТи зависит от качества теплообменника и может быть найдено из следующего соотношения

WCpyqATnaAT, (XI. 72)

где Ят - коэффициент теплообменника. Из (XI. 56) получаем

АГ« = АГ„. (XI. 73)

После подстановки выражения (XI. 73) в (XI. 71) получаем

W = S2PlATn. (XI. 74)

Суммируя (XI. 68), (XI. 70) и (XI. 74), получаем

АщдАр XI. 75)

В области существования закона Дарси

q = kaAp, (XI. 76)

где кд - коэффициент пропускной способности дроссельного элемента.

Из (XI. 75) и (XI. 76) находим температуру дроссельного нагревателя как функцию перепада давлений

j, Ац,а,кд(Ар) (XI. 77)

аау+(срукдАр

Максимальная температура соответствует холостой работе дроссельного нагревателя. Когда Wn = О или а = О, тогда

АГпм=4 = ТТ (XI. 78)

Л Т1т «т -4 Лт т

где CfK - объемная теплоемкость жидкости.

Как видно, максимальная температура нагревателя (XI. 62) в случае Wn = О зависит от параметров жидкости Цт, с, пропускной способности дроссельного элемента кц и качества теплообменника От, но не зависит от перепада давлений Ар. Для получения высоких температур в дроссельных элементах желательно применять жидкости с максимальным значением соотношения r\Jc, сохранив при этом соответствующее значение соотношения ajk.

Высоким значением параметра tJt/c 4 • 10*, примерно в четыре раза больше воды, обладают нефтепродукты. Очень высоким значением параметра щ/с отличается жидкий сплав Na-K (см. табл. 5).

Коэффициент полезного действия прибора измеряется соотношением используемого тепла к генерируемому теплу.

Лп = - (XI. 79)

Подставляя выражение (XI. 79) в уравнение теплового баланса (XI. 67) и пренебрегая теплопроводными потерями, получим

(XI-80)

или с учетом (XI. 75) и (XI. 74)

Таким образом, суммарный к. п. д. дроссельного нагревателя будет следующим

Л = ЛтЛп = Лт(1--). (XI. 82)

Значение (XI. 82) может быть выражено с помощью физических характеристик нагревателя с учетом зависимостей (XI. 77) и (XI. 78)

т, =-(XI. 83)

Yaa )

В качестве исходных данных при проектировании дроссельного нагревателя следует применять максимально возможное для имеющихся нагнетательных агрегатов рабочее давление Ар, желаемую температуру нагревателя А Гц, полезную тепловую мощность Wn или коэффициент теплоотдачи и проектное значение к. п. д. нагревателя.

Для указанной характеристики нагревателя следует подобрать коэффициент теплообменника и коэффициент пропускной способности дроссельного элемента кц.

Из (XI. 67) получаем

д %-Т] а Цт - Ц Wn

Из формул (XI. 78) и (XI. 82) можнэ вычислить

(XI. 84)

(XI. 85)

Разделив выражение (XI. 84) на квадрат выражения (XI. 85), находим коэффициент теплообменника

" Ац{Цг~Ц){Лр) - Т1тТ1п(1-Т1п)(4р) • ii-OtJ

В результате деления выражения (XI. 83) на (XI. 84) получаем значение коэффициента

= а\%1 а тКАр) • (XI. 87)

дроссельный забойный Схема дроссельного забойного

холодильник холодильника принципиально не

отличается от описанной выше схемы забойного нагревателя (см. рис. 46). Основное отличие заключается в применении иного рабочего агента; для получения эффекта охлаждения следует нагнетать в аппаратуру газ вместо жидкости. Если исходная температура нагнетаемого газа ниже температуры инверсии, то дроссельный процесс дает эффект охлаждения. Поскольку температура инверсии углеводородных газов относительно высокая, то все эти газы, начиная с метана, будут охлаждаться при дросселировании.

Из термодинамических соотношений получаем для реального газа следующее значение коэффициента Джоуля-Томсона

а rt

е, = -

Производительность холодильника в соответствии с (XI. 88) будет

dW = -AG,[)dp, (XL 89)

где Go - весовой расход газа.

Механическая энергия, расходуемая на движение газа через дроссельный элемент,

dW = AG (VP) = ARGo (zdT + Т dz). (XI. 90)