Elméleti alapjait a hőátadási folyamatokat - studopediya
1 technológia és kör hőmérséklet elválasztási eljárás alkalmazásával, a rekuperációs hőcserélő
A maximális nehéz szénhidrogéneket kivont a gázáramból az eljárásban használt gáz kezelés érhető el, ha a maximális nyomás kondenzációs (elválasztási nyomás), és optimálisan a legalacsonyabb gázhőmérséklet (elválasztási hőmérséklet).
A területen kezelési folyamat gáz alacsony hőmérsékleten szétválasztó létesítmények (STRP) elválasztási hőmérséklet meghatározása alapul biztosító feltételeket gázszállító folyamatot egyfázisú állam és a regenerálódásának foka nehéz szénhidrogéneket a gázáram. Az optimális elválasztási hőmérséklet értéket, amely megfelel a feltételeket, hogy biztosítsák a gáz szállítási folyamat egyetlen fázisban állam és a legnagyobb fokú a hasznosítás szénhidrogének gázáramból veszi Tzad előre meghatározott hőmérsékleten.
A kezdeti szakaszban a működését a területen nagy nyomáson szinten telepíteni a gyűjtése és előkészítése a gáz, a gáz hőmérséklete alatt vesz egy súlyozott átlaga a hőmérséklet a gázáram támadható szétválasztás:
de T2 - gáz hőmérséklet telepítése előtt NTS K;
DP - a nyomáskülönbség telepítése előtt NTS (szeparátor után az I szakaszban) és egy alacsony hőmérsékletű szeparátor (esés a fojtószelep) kgf / cm 2.
Dj - Joule-Thompson együttható (a mérnöki számítások Dj ≈0,3 0 C / (kgf / cm 2).
Nyomás elválasztási művelet, mielőtt belépne a nyomásfokozó kompresszorállomás állandó értéken tartjuk, annak érték határozza meg a nyomás a csővezeték fogadó a gáz előállítása után. Ilyen körülmények között, csökkentve a nyomást tartály nyomás a bemenettől a gyűjtése és előkészítése A termék gáz termelése lecsökkent, és így a nyomásesés DP fojtószelep cseppek, amely lesz az oka a növekvő nagyságú az elkülönítés hőmérsékletét. Egy idő után a működése terén Tsepo elválasztási hőmérséklet válik egy előre meghatározott hőmérséklet Tzad.
A további fejlesztése terén, hogy fenntartsák kiválási hőmérséklete egy előre meghatározott szinten segítségével rekuperatív hőcserélő. Alacsony hőmérsékletű elválasztási eljárást séma alapján, az regeneratív hőcserélő az 1. ábrán látható Szántóföldi körülmények között a leggyakrabban használt típusú hőcserélők „cső a csőben” és burkolat. Vázlatosan az építési ábrázoljuk a 2. ábrán.
Mivel az olaj szennyvíztisztító telepek, és a növényeket gázfeldolgozó és gázfeldolgozó növények használata háromféle hőcserélők, héj és cső (1. ábra, a) egy „cső a csőben” (ábra. 1b) és a lemez hőcserélők (2.ábra ).
A diákok először meg kell érteni, hogy az átadott hő a forró hűtőfolyadék a hideg hűtőközeg hőcserélők. Nem szabad elfelejteni, hogy a folyamat hőcserélők hőt a falon keresztül lehet végezni három módon: hővezetés, konvekció, és a sugárzás (besugárzás).
Hővezetés az a folyamat hő terjedési keresztül oszcilláló mozgása szemcsés anyag saját kölcsönös érintkezés nélkül relatív elmozdulása, t. E. A folyamat a hőátadás csak akkor kerülhet sor a fémek.
Konvekció - hőelosztó áthelyezésével folyékony vagy gáz halmazállapotú mozgó részecskék egymáshoz képest.
A folyamat a hő terjedési keresztül zlektromagnitnyh által okozott lengések sugárzó energia, az úgynevezett sugárzás által.
1 - fúrólyuk csóva; 2 - egy kényszercirkulációs szeparátor (elválasztó I szakaszban.); 3 - rekuperáló hőcserélő; 4 - a redukáló szerelvény; 5 - alacsony hőmérsékletű szeparátor; 6 - kondenzátum
1. ábra kör hőmérséklet elválasztási eljárás alkalmazásával, a rekuperációs hőcserélő
Tervezésekor a berendezések olaj és gáz előállítására hőcserélő berendezése választás számukra gyakran kell foglalkozni az első két folyamat hőátadás, hővezetés és a konvekció.
A fenti hőátadási típusok ritkán találhatók tiszta formában; általában kísérik egymást (a komplex hőcserélő). Így a hőátadást falán keresztül hőátadás a forró hűtőközeg, hogy a fal és a fal a hideg hőhordozó történik konvekció, és a falon keresztül - hővezetés útján.
Amikor olyan új hőcserélők három elérendő célkitűzése:
1) meghatároz egy fűtőfelület F, átviteléhez szükséges előre meghatározott Q mennyiségű hőt a forró, a hideg hőhordozó;
2) kiszámítjuk a Q hőmennyiség, továbbítani egy ismert felülete F fűtési,
3) megtalálása a végső hűtőfolyadék hőmérsékletét, ha ismert nagysága F és Q.
I - hűtőközeg áthalad csövek;
II - hűtőfolyadék mozog a körgyűrű.
1. ábra - A design hőcserélők:
a) shelltube (1 - test a hőcserélő 2 - 3 cső - septum);
b) egy hőcserélő a "cső a csőben" (1 - 2 külső csőhöz - belső csövek 3 - "bun")
1 - a rögzített lap; 2 - hullámosított hőcserélő lemez; 3 - szóló; 4 - véglemez; 5 - mozgó lemez
2. ábra - reakcióvázlat A lemezes hőcserélők (és - egy összecsukható, b - hegesztett)
hőátadás egyenlet. A design a hőátadás folyamatában szükséges, mint ismeretes, a jelenléte egy hőmérséklet-különbség a hideg és meleg hőátadó közegek. Ez a hőmérséklet-különbség hajtóereje hőátadás és az úgynevezett a hőmérséklet-különbség, azaz
Valahol - forró hűtőfolyadék hőmérséklete;
t -temperaturaholodnogo hűtőfolyadék.
Azt is meg kell jegyezni, hogy minél nagyobb a hőmérséklet-különbség # 916; t, annál nagyobb a hőátadási sebesség; ahol az átadott hőmennyiség a forró, hogy a hideg hőhordozó arányos a felszíni F hőcserélő, a nyomás -temperaturnomu # 916; t és időt # 964;. t. e.
ahol K - arányossági tényező, az úgynevezett hőátadási tényező és képviseli az a hőmennyiség áthaladó egységnyi felületre időegység alatt a hőmérséklet-különbség egyenlő egységét.
Ha a Q kifejezve J, F-, m 2; # 964; -in s és # 916; -to t ° C, a hőátadási koefficiens lesz egy dimenzióval
Ha a Q expresszálódik kcal, és # 964; -A h dimenziója a hőátadási tényező lesz
A transzfer W / m 2 · 0 C) K értéket, kifejezett kcal / m 2 · h · 0 C) kell szorozni 1.16.
A folyamatos eljárásban alatti hőterhelést Q mennyiségét értjük hő watt továbbított egységnyi idő. Akkor az egyenlet (115) felírható:
A hőátadási folyamatok általában változhat a hűtőfolyadék hőmérsékletét, és így a hőmérséklet-különbség: forró áramot lehűtjük és a hideg - melegítjük.
Karakter változási előremenő hőmérséklet, a mozgó vdolpoverhnosti fűtés függ a közlekedési szokások.
A hőcserélők használt alapvetően három sémák forgalom: 1) co-áramot, amikor a hideg és meleg vízhozam párhuzamosan; 2) ellenáramú, amikor a hideg és meleg patak az ellenkező irányba, hogy egymással; 3) kereszt, amikor adatfolyamok a keresztirányú áramlás irányában.
A 3. ábra a diagramja a hőcserélők a „cső a csőben”, és a hőmérséklet-eloszlás a egyenáramban (a) és ellenáramú (b) a megfelelő hosszúságú. Figyelembe véve a hőmérséklet-változás görbék egyenáramban (a), arra lehet következtetni, hogy lehetetlen, hogy a hő a belépő hideg hőhordozó folyadék, a kiindulási hőmérséklet feletti hőmérsékleten tn kilépő forró hűtőfolyadék Tc, m. E. mindig 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
Ábra. 3. Karakter változási munkaközeg hőmérsékletét a jobb-áram (A), és ellenáramú (b)
A egyenáramban és ellenáramú, amelyeket előnyösen használunk a hőcserélők, hőmérséklet-különbség határozza meg a számtani átlag vagy középérték-hőmérséklet-különbség:
párhuzamos áramlás (4)
a visszaáramlás (5)
Szerint a fenti képletek kapjuk ugyanazt az eredményt. Ezért, a ellenáramú és egyenáramú helyett a (4) és (5) tud írni.
ahol # 916; TB és # 916; Tm az a hőmérséklet különbség a folyamok között; # 916; TB -Nagy különbség; # 916; Tm -KEVESEBB különbség.
Ha az arány # 916; TB / # 916; Tm> 2, akkor az átlagos meghatározott hőmérsékleten a (6) képletű; ha ez az arány # 916; TB / # 916; Tm <2, то определяется среднеарифметическая температура по формуле
Hőegyenletre. Ha hőt hővezetéssel a falon keresztül, annak mennyiségét arányos a felület F, a hőmérséklet különbség a mindkét felületén a fal. idő # 964; és fordítottan arányos a vastagsága a fal # 948;:
ahol TST1 TST2 hőmérsékletű és falfelületek.
A koefficiens arányosság # 955; Ez az úgynevezett hővezető. A dimenzió a következő:
Ha Q kcal vsrazheno és # 964; elérkezhet h, a hővezető dimenzió
ahol az átutalás W / m2 · C értékek 0 # 955; kifejezve kcal / m · óra · ° C, ezt az értéket kell szorozni 1.16.
tényező # 955; tulajdonságaitól függ a fal anyaga, és a hőmérséklettől, az értékek, amelyek figyelembe kell venni a gyakorlati feladatokat.
(8) egyenlet a következő egyenletet a hővezetés és az különbözik a hőátadó egyenlet (2) az, hogy ahelyett, hogy a K együttható, amely tartalmazza az expressziós # 955; / # 948;.
hőátadás konvekció útján egyenlet. Amikor peredacheteploty konvekció (folyadék és gáz) a fal felületével kialakított lamináris határréteg keresztül amelyben hő adódik át | hővezetéssel. Kívül ez a réteg hőmérséklet változik a kis, mint a távolság a fal miatt intenzív keveredését hűtőfolyadék mozgatásakor az egyes részecskék.
Az egyenlet a hőátadás konvekció rögzítjük hasonlóan (2) egyenlet:
az egyetlen különbség az, hogy a (2) egyenlet tartalmaz egy hőmérséklet-különbség # 916; t a két hőhordozók (T-t>, és a (9) egyenlet a hőmérséklet közötti különbség a hűtőközeg és a fal (T TST1>) mérete. # 945;, tagja a (9) egyenletből az úgynevezett hőátadási együttható; azt ugyanolyan méretű, mint a hőátadási koefficiens K, T. e. W / (m 2 • ° C).
Fölötte is megjegyezték, hogy a hőcserélők a hőcserélő történik komplex, ami függ a hűtőfolyadék hőmérsékletét, és a anyag, amelyből a hőcserélők.
Próbáljuk kiszámításához összetett folyamat hőcsere.
Jellege a hőmérséklet-változás egy olyan síkban, és a hengeres fal ábrán látható. 4, b. A réteg forró hűtőfolyadék hőmérséklet változik T TST1. falvastagsága legfeljebb TST1 TST2 és a réteg hideg hűtőfolyadék TST2 t.
Ábra. 4. Karakter vploskoy hőmérséklet-változás (a)
és hengeres (b) egy fal;
Írunk az egyenlet hőátadás:
ahol # 945; 1 st # 945; 2 a együtthatók hőátadás a forró hűtőközeg, hogy a fal a faltól, hogy a hideg hőhordozó ill.
hőcserélő felületet egy sima fal állandó.
Az egyensúlyi folyamat a hőmennyiség továbbított a forró hűtőközeg Q1 falra. át a faltól falig qst EBT hideg hűtőfolyadék Q2 egyenlőnek kell lennie:
A rendszer egyenletek (10) határozza meg a hőmérséklet-különbség:
Ezután a teljes hőmérséklet-különbség:
Az arány Q / F = q, ami a hőmennyiség továbbítani egy egységnyi felületre időegység alatt az úgynevezett specifikus termikus terhelés (W / m 2).
Az értékek 1 / # 945; 1 = R 1 és 1 / # 945; 2 = r2. inverz hőátadási tényező az úgynevezett termikus ellenállás hő, amikor áthalad a határréteg hűtőfolyadék (dimenzió m 0 2 / W).
A teljes hőmérséklet-különbség összegével egyenlő részleges gradiensek által meghatározott egyenletrendszer (11)
Behelyettesítve 12 egyenlet egyenlet privát hőmérséklet nyomás szerezni
(13) egyenlet használjuk, hogy meghatározzuk a hőátadási tényező a hőátadási tényező és az ismert falvastagság).
A hőátadási tényező révén a hengeres fal által meghatározott (lásd. Ábra. 4b)
ahol K - hőátadási tényező a forró adatfolyamot a cső fala (W / m 2 • ° C).; # 945; 1 - hőátadási tényező a forró áramot a falra W / (m 2 • ° C); # 945; 2 - hőátadási tényezője a cső fala a melegített áramával vagy a külső környezet, W / (m 2 • ° C), d1, d2 - belső és külső átmérője a csővezeték, m; # 955; - hővezetőképesség (W / m 2 • ° C).
Szinte minden esetben # 945; 1> # 945; 2. Ezért értékének kiszámítása 1 / # 945; 1 elhanyagolt és úgy vélte, hogy az előremenő hőmérséklet az a hőmérséklet a fal, azaz ts = w: ..
Annak megállapításához, a hőátadási tényező a külső a földalatti vezeték élvezte formula
ahol ho a mélysége szóló, a csővezeték a földbe, m. # 955; c a hővezetési együtthatója a talaj, W / (m 2 • ° C); DH - külső átmérője a cső, m.
Meghatározása a fal hőmérséklete. A számítás a hőcserélők gyakran van szükség, hogy meghatározzuk a hőmérséklet a fal felületén.
Annak meghatározására, a hőmérséklet a belső falfelület # 916; tct1 használja az első egyenletben a rendszer (11):
A hőmérséklet a külső falfelület # 916; tct2 meghatározható a harmadik egyenlet az azonos rendszer, azaz ..
ahol # 916; t - teljes hőmérséklet-különbség határozza meg a (12) egyenlet.
Hő egyensúly egyenlet. Annak megállapítására, a Q mennyiségű hő átjut a falhoz ravenstvoQ1 = qst = Q2 = Q, és képeznek hőcserélő a hőt egyensúly egyenlet:
//, ahol ≥ 1 és ≥ 1 / - kezdeti entalpia (hőtartalom) áramlik, J / kg 0 C és ≥ 2 ≥ 2 // / - a végső entalpia J / kg, G1 és G2 tömegárama fűtési (meleg) th melegítjük (hideg) áramlás, kg / s Q - átadott hőmennyiség, Wat.
Ha hőátadás nélkül fordul elő fázisban vagy kémiai átalakulások, és azok egyedi adagok mind lényegesen gyakorlatilag független a hőmérséklet, akkor az egyenlet a következőképpen transzformáltuk
ahol a C1 és C2 a fajhője folyadékok, J / kg ° C vagy „kcal / kg ° C, és a tn Tn - rendre a kezdeti hűtőközeg hőmérséklete, ° C; Tk és TK- végén hűtőfolyadékok ° C hőmérsékleten. (. 4. ábra), ° C; Q-szám teplotі, Wat.
Meghatározása egyenértékű átmérőjének. Az ekvivalens átmérő | egyenlő négyszerese áramlási terület osztva a nedvesített kerület.
A számítások a hőcserélők kell használni azonos átmérőjű, ami által meghatározott képletek:
a) csőköteges hőcserélők (ld. 1. a)
b) a típusú „cső a csőben” hőcserélők dvizhenin hűtőfolyadék a körgyűrű
ahol F-áramlási keresztmetszet, m 2; P-nedvesített kerület, m; D-gép a belső átmérője, vagy a belső átmérője a külső cső; d- naruzhnsy cső átmérője, m; n a csövek száma.