Файл: Емельянов Илья Степанович реконструкция внешнего газопровода днсв1 Усинского нефтяного месторождения до точки врезки Реферат.docx

для охлаждения газов и жидкостей,
конденсирования паровых и парожидкостных средств в технологических процессах газовой отраслей промышленности с давлением среды от 0,6 до 10 МПа (6 - 100 кгс/см2) или под вакуумом с остаточным давлением не ниже 665 Па, температурой не выше 400оС и вязкостью на выходе до 5*10 -5 м/сек2.

Для расчёта примем АВО типа 2 АВГ-75, его характеристика представлена ниже:

Поверхность теплопередачи по оребрённым трубкам - НАВО=9930 м2;
Количество теплообменных секций в одном АВО - nсекц=3 шт;
Количество оребрённых трубок в одном АВО - nтр=180 шт;
Количество рядов оребрённых трубок в секции - n0=6;
Длина оребрённой трубки - l0=12 м;
Коэффициент оребрения - ;
Наружный диаметр трубок - dн=57.4 мм;
Высота ребра - h=16 мм;
Количество рядов по газу - nр=1;
Количество вентиляторов в одном АВО - nв=2 шт;
Диаметр вентилятора - Dвен=5 м;
Частота вращения вентилятора - nвр.в.=250 об/мин;
Установленная мощность электропривода - NАВО=37 кВт;
Масса одного АВО - mАВО=48360 кг;
Расход воздуха нагнетаемого одним вентилятором - Q2=113.89 м3/с;
Свободная площадь между трубками - Fуд=11.5 м2;
Внутренний диаметр трубок - dвн=25 мм.

Проведём расчёт аппаратов воздушного охлаждения. Температура газа на входе в АВО в градусах Цельсия после сжатия в компрессоре можно рассчитать по формуле:

, (24)

где

- температура нагнетания,

Используя формулу (24) рассчитаем температуру газа на входе в АВО:

Температуру газа на выходе из АВО можно найти по формуле:

Температура воздуха на выходе из АВО принимается равной

Температура воздуха на входе в АВО принимается равной

Количество тепла, отведённого в аппарате воздушного охлаждения, определим используя формулу:

, (25)

- плотность газа при стандартных условиях:

с_р – изобарная теплоёмкость газа: с_р=2.146

Q₁ – секундный расход газа, который рассчитывается по формуле:

. (26)

Используя формулу (26) найдём секундный расход газа:

Найдём количество тепла, отведённого в аппарате воздушного охлаждения, воспользовавшись формулой ():

Для расчёта количество аппаратов воздушного охлаждения необходимо воспользоваться формулой:

(27)

где с_р.2 – изобарная теплоёмкость воздуха: с_р.2=1,005

;

М₂ – массовый расход воздуха, который определяется по формуле:

, (28)

где

- плотность воздуха при стандартных условиях.

Воспользовавшись формулой (28) определим массовый расход воздуха:

Таким образом по формуле (27) определим количество аппаратов воздушного охлаждения:

Округляем количество АВО в большую сторону, таким образом получаем

.

Средняя логарифмическая разность температуры в процессе теплопередачи определяется по формуле:

(29)

где

- поправка на противоточность;

- начальная и конечная разность температур:

(30)

Используя формулу (30) определим начальную и конечную разность температур:

Поправка на противоточность определяется в зависимости от коэффициентов Р_п, R, которые определяются по формуле:

(31)

Воспользовавшись формулой (31) определим значения коэффициентов:

Таким образом поправка на противоточность принимает значение

.

Рассчитаем среднюю логарифмическую разность температуры по формуле:

Коэффициент теплоотдачи от газа к внутренней поверхности трубок определяется по формуле:

(32)

где

;

определяется по формуле:

, (33)

где

- скорость газа;

- плотность газа, определяемая по формуле:

, (34)

где

определим как:

Таким образом определим плотность газа по формуле (34):

Скорость газа можно найти по формуле:

, (35)

где F - суммарная площадь поверхности трубок;

М₁- массовый расход газа, который определяется по формуле:

Суммарная площадь поверхности трубок найдём по формуле:

Скорость газа определим по формуле (35):

Коэффициент

определяется по формуле (33):

Коэффициент

можно найти по формуле:

(36)

Таким образом коэффициент теплоотдачи от газа к внутренней поверхности трубок определим по формуле:

Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности оребрённых трубок в окружающую среду определим по формуле:

, (37)

где

.

Рассчитаем все необходимые параметры, используя следующие выражения:

;

.

Таким образом, подставляя рассчитанные параметры, коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности оребрённых трубок в окружающую среду определим по формуле (37):

Коэффициент теплопередачи от газа в окружающее пространство можно найти, используя формулу:

, (38)

где Н₁ – внутренняя поверхность трубок,

- коэффициент теплопроводности стальных трубок, принимаемый равным

- коэффициент, который принимаем равным

Н₂ – рассчитываемая поверхность теплопередачи, которую можно определить по формуле:

. (39)

Внутренняя поверхность трубок определяется по формуле:

(40)

Коэффициент

можно найти используя следующую формулу:

(41)

Найдя необходимые параметры, коэффициент теплопередачи от газа в окружающее пространство определяем по формуле (38):

Поверхность охлаждения определяется по формуле:

(42)

Находим коэффициент

, используя следующее выражение:

(43)

Гидравлические потери газа в аппарате воздушного охлаждения найдём по следующему выражению:

(44)

где

- гидравлическое сопротивление в трубках, который определяется в зависимости от режима течения. Для его определения необходимо найти следующие коэффициенты: