Ректификационная переработка нефти и продукции из нее
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
о, температурный напор в испарителе будет одинаковым по всей его поверхности и равным.
Т = Тs - Т2 = 433 - 383 = 60К
Коэффициент теплоотдачи ? со стороны кипящей флегмы
Для пузырькового режима кипения жидкости в большом объеме ? можно определить по следующей зависимости, предложенной Кружимным:
? = 7,77 10-2 (?)0,033 (?)0,33, (3.40)
где ? - соответственно плотности паровой и жидкой фаз, (кг/м3); ? - поверхностное натяжение на границе раздела между жидкостью и паром, (Н/м или кг/с2); ?- теплопроводность жидкости, (Вт/(м К)); q - теплонапряжение поверхности нагрева, (Вт/м2).
Все физические параметры в формуле определяются при температуре кипения флегмы.
Тs = Т2 = 360К
Плотность паровой фазы определим по уравнению Менделеева - Клапейрона:
То = 273 К; Р = 1,47 106 Па - давление в испарителе; Р = 98,1 10 3 Па.
Имеем,
? = МVR / 22,4 = 53,5 / 22,4 = 2,39 кг/м3.
После подстановки всех величин в формулу получим:
? = 2,39 (273/360) (1,47 106) / (98,1 103) = 27 кг/м3
Относительную плотность жидкости (остатка) можно определить по формуле:
?ост = (0,590 М - 6,479) / (0,693 М + 7,581 )
где, М = 83
Получим:
? = (0,590 83 - 6,479) / (0,693 83 + 7,58 ) = 0,85
Теплоту парообразования найдем как разность энтальпии паровой и жидкой фаз.
r = qт2 - qт2 = 544 - 200 = 344 кДж/кг
По значению по графикам находим
Т2 = 360; ж = 547 кг/м3
Т = 288; ж = 602 кг/м3
Поверхностное натяжение (в Н/м) на границе раздела пар-жидкость определим по формуле Этвита:
? = (21,2 10 -6 ) / (( М / ?ост)2/3 ) ( Ткр - Тs ), (3.41)
где, М = М = 83 - средняя молекулярная масса остатка; ?ост = 547 кг/м3 - плотность остатка при температуре Т2 = 360 К; Ткр - критическая температура остатка.
Т = 360 К; Т2 = 7 К.
Найдем Ткр.
Ткр = х1 Ткр1 + х2 Ткр2 + х3 Ткр3 + х4 Ткр4 + х5 Ткр5
где
Ткр1 = 369,8 К (С3Н8) Ткр4 = 407,5 К (изо-С4Н10)
Ткр2 = 417,7 К (н-С4Н8) Ткр5 = 425 К (н-С4Н10)
Ткр3 = 419,2 К (н-С4Н8)
Значения х1, х2, х3, х4, х5 - мольных долей компонентов в остатке (см. таблицу 6)
Получим:
Ткр=0,49369,8+0,13417,7+0,177419,2+0,067407,5+0,136425=394,8
Подставляем найденные величины в формулу Этвита, получим:
? = ( 21,2 10-6 ) / (( 83 / 547 )2/3) ( 394,8 - 360 - 7 ) = 2,046 10-3 Н/м
Коэффициент теплопроводности жидкости (остатка) вычислим по формуле:
? = 0,1346/288(1-0,00047Т2)=0,1346/0,602(1-0,00047360)=0,180Вт/(мК)
Коэффициент динамической вязкости жидкости как для смеси неоссоциорованных жидкостей можно определить по формуле:
? = ?1 + ?2 + ?3 + ?4 + ?5, (3.42)
где ?1, ?2, ?3, ?4, ?5 - коэффициенты динамической вязкости компонентов жидкости.
Значение в зависимости от температуры можно определить с помощью уровнения Сатерланда и Фроста [7]
Значения для компонентов жидкости находим согласно графических данных из [8]:
?1 = 7,502 10-6 Пасек;
?2 = 7,3 10-6 Пасек
?3 = 6,7 10-6 Пасек
?4 = 6,835 10-6 Пасек
?5 = 6,3 10-6 Пасек
Соответственно значение С:
С1 = 258,8; С2 = 292,4; С3 = 293,4; С4 = 285,2; С5 = 297,5
Для пропана коэффициент будет равен:
? = 7,50210-6(273+258,8) / (360+258,8)(360 / 273)1,5 = 95,610-6 Пасек.
Соответственно для остальных компонентов:
?2 = 93,1 10-6 Пасек
?3 = 85,3 10-6 Пасек
?4 = 8 10-6 Пасек
?5 = 80,2 10-6 Пасек
Теперь находим коэффициент динамической вязкости для жидкого остатка в испарителе:
?=0,4995,610-6+0,1393,110-6+0,1775,310-6+0,06787,110-6+0,13680,210-6=1,95
Откуда, ? = 89,1 10-6 Пас
Теплоемкость жидкой фазы найдем по формуле:
Срж=1/(0,762+0,0034Т2)=1/(0,762+0,034360)=2,56кДж/кгК=2560 Дж/(кгК)
Подставляя все найденные значения в формулу для ? получим:
?=7,7710-2((27344103)/(547-27))0,033(547/(2,04610-3))0,33(0,1800,75)/ /((89,110-6) 0,4525600,12360 0,37 ) q0.7 = 4,51q 0,7 Вт/м2К
Таким образом, в зависимости от теплонапряжения поверхности нагрева испарителя коэффициент теплоотдачи со стороны флегмы будет выражаться формулой: ? = 4,51q 0,7
Коэффициент теплоотдачи ?1 со стороны конденсирующегося
водяного пара
Для определения коэффициента 1 используем формулу [8]
?1 = 1,36 Аq 0,5 l 0,35 dв-0,25
где А = ( Тср ) - коэффициент, зависящий от средней температуры конденсата и определяемый по графику [5, стр. 151]; q - теплонапряжение поверхности нагрева испарителя; l - длина трубы, м; dв - внутренний диаметр трубы, м.
Средняя температура конденсата равна:
Тср = 0,5 ( Тs + Т1), (3.43)
где Тs - температура насыщенного пара; Т1 - температура стенки со стороны конденсирующегося пара.
Т1 мало отличается от Тs, поэтому принимаем Тср = Тs = Т1
По графику [5, стр. 151] при Тср = 443 К; А = 6,2.
Тогда,
?1 = 1,36 6,2 0,02-0,25 6 0,35 q = 41,99 q Вт/(м2К)
Коэффициент теплопередачи
С учетом тепловых сопротивлений стенки и загрязнений ее обеих поверхностей коэффициент теплопередачи определим из уравнения:
К = 1 / ( 1 / ?1 +? ст / ?ст + ?1 / ?1 + ?2 / ?2 + 1/?2 ), (3.44)
где ?ст = 0,0025 м - толщина стенки трубы; ?ст = 33,53 Вт/(м К) - коэффициент теплопроводности материала стенки трубы; ?1/?1=0,000215 (м2К)/Вт - тепловое сопротивление загрязнения внутренней поверхности труб; ?2/?2 = 0,0006 (м2К) - тепловое сопротивление загрязнения наружной поверхности трубы.
Тогда,