В трубчатую печь поступает эмульсия из отстойников, где нагревается от 30°С до 55°С. Расход эмульсии составляет Gэм = 440000 кг/ч. Плотность нефти при 20°С составляет 855 кг/м3, плотность воды при 200С составляет 1004 кг/м3. Провести расчет печи.
Решение
Примем для установки печь типа ПТБ-10, техническая характеристика которой приведена в табл. 1[1, прил. 1, табл. 3].
Таблица 1 - Техническая характеристика печи ПТБ-10
Параметр Единица измерения Значение параметра
Площадь поверхности нагрева м2
1150
Коэффициент теплопередачи Вт/(м2·гр) 20
Длина труб м 18
Диаметр труб мм 152х8
Число труб - 10
Число ходов - 4
Максимальная производительность по сырью м3/ч 800
Максимальное абсолютное давление жидкости на входе
МПа
1,0
Максимальная температура нагрева 0С 50
Температура отходящих дымовых газов, не более
0С
600
Коэффициент полезного действия, не ниже % 75
Номинальная теплотворная способность МВт 11,7
Необходимая площадь поверхности нагрева поступающей эмульсии:
F=QK∙∆tcp,
где Q – количество тепла, которое необходимое передать потоку эмульсии для ее нагрева, Вт;
К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·гр);
∆tcp-средний температурный напор, град
.
Количество передаваемого тепла эмульсии рассчитывается по уравнению:
Q=Gэм·(Jкон-Jнач),
где Jкон, Jнач - конечная и начальная энтальпии эмульсии, Дж/кг.
Gэм=4400003600=122,22кгс.
Энтальпию нефтяной эмульсии рассчитываем по формуле:
где ρ1515 - относительная плотность нефтяной эмульсии;
Т - температура эмульсии, К.
Для определения объемного расхода эмульсии определяем плотность эмульсии на выходе, состоящей из 95% нефти и 5% воды:
ρэм20=10,95ρн20+0,05ρв20;
ρэм20=10,95855+0,051004=861,39кгм3
α=0,001838-0,00132∙0,86139=0,00070
Определяем относительную плотность нефтяной эмульсии по формуле:
ρ1515=ρ420+5∙α; ρ1515=0,86139+5∙0,0007=0,86489
Энтальпия эмульсии па входе в печь:
Энтальпия эмульсии на выходе из печи:
Полезная тепловая нагрузка печи:
Q=122,22·(106280-56940)=6030335Вт=6030,335 кВт.
Средний температурный напор упрощенно рассчитываем как разность между средней температурой дымовых газов и средней температурой эмульсии:
∆tcp=tcpг-tcpэм.
За среднюю температуру дымовых газов можно принять 6000С - температуру уходящих газов (из характеристики печи).
∆tcp=600-30+552=557,50С.
Тогда необходимая площадь поверхности нагрева составит:
F=603033520∙557,5=540,84 м2.
Сравниваем полученное значение с площадью поверхности стандартной печи