Противоточный; в –кожухотрубный перекрестный

 

1,2 – патрубки входа и выхода воды; 3,4 – патрубки входа и выхода продукта; 5 – металлический ящик; 6 – трубчатый змеевик по которому протекает продукт; 7 – цилиндрический кожух; 8 – пучок трубок, по которым протекает вода;  9 – поперечные перегородки; t₁, t₂ – температуры соответственно охлажденной и горячей воды;Т₁, Т₂ – температуры соответственно горячего и охлажденного продукта;G_п, G_в – массовые расходы соответственно охлаждаемого продукта и охлаждающей воды.

 

На рис.1.2 приведены кривые изменения температур Т₁,Т₂,t₁,t₂в зависимости от поверхности теплообмена Fи соотношений величин G_п и G_в.

 

а

б

Т1

t1

0

Т2

t2

F

Т1

t1

0

Т2

t2

F

Рис.1.2.Характер изменения температур теплоносителей

при прямотоке (а) и противотоке (б)

 

При прямотоке для значений G_п <G_в (рис.1.2,а) температура охлажденного продукта Т₂ всегда больше температуры горячей воды (Т₂ >t₂).

При противотоке (рис. 1.2,б), для достаточно больших значений поверхности теплообмена, можно получить равенство температур (Т₂ = t₂).

В кожухотрубных холодильниках имеет место многократное перекрестное движение теплоносителей и является промежуточным между прямотоком и противотоком, для которого всегда (Т₂>t₂).

Температура горячей воды после холодильника (конденсатора) определяется из выражения 

 

t₂= Т₂–δt,                                   (1.1)

 

где Т2	–	температура охлажденного продукта, °С;
δt	–	градиент конечных температур теплоносителей в холодильнике, °С.

 

Величина δtзависит от конструкции холодильника (конденсатора) и изменяется в пределах 5–8°С. Принимаем δt = 5°С.

 

Определение температуры горячей воды

И расхода оборотной воды

Предъявляемые требования к температуре оборотной воды определяется технологическим процессом и эксплуатационными свойствами оборудования. Для проектируемых технологических производств основным является обеспечение охлаждения продукта до регламентной температуры. В табл.1.1 приведены регламентные температуры для продуктов переработки нефтеперерабатывающего завода, компрессорных станций и турбинного цеха ТЭЦ.

 

Таблица 1.1

Регламентные температуры охлаждения продуктов

 

№ п/п	Наименование продукта	Температура охлаждения продукта по технологическому регламенту  Т2, °С, не более
1	Конденсация паров аммиака	35
2	Воздух для КИП	35
3	Воздух промышленный	60
4	Бензин	40
5	Конденсат водяного пара	40
6	Газо-продуктовая смесь	45
7	Пропан	45
8	Дизельное топливо (зимнее)	60
9	Дизельное топливо (летнее)	70
10	Вакуумный газойль	90
11	Мазут	120
12	Гудрон	130

 

По заданию необходимо запроектировать оборотную систему турбинного цеха. Расход отводимого тепла – 25500 млн. ккал/ч, температура охлажденного продукта Т₂=50°С.

Определяем температуру горячей воды по формуле (1.1):

 

t_гор=Т₂ – δt=50 – 5= 45°С.

 

Температура горячей воды не может быть больше 45°С по условиям накипеобразования[8]. Поэтому, при Т₂>50 температура горячей воды назначается t₂=45°С.

Задаемся температурным перепадом нагрева оборотной воды

 

                                 Δt= t_гор –t_охл.                                         (1.2)

 

Температурный перепад Δtпринимается в диапазоне от 5 до 15°С в зависимости от измененияТ₂в пределах от 35 до 50°С.

Принимаем температурный перепад Δt= 9°С.

 

t_охл=t_гор –Δt=45 – 9=36°С.                       

 

Таким образом, необходимо подобрать градирню и ороситель обеспечивающий охлаждение воды доt_охл=36°С.

Расход оборотной воды Q_в определяется из уравнения баланса тепла:

 

Q_т=с·γ·Q_в ·(t_гор –t_охл),               (1.3)                                               

 

где Qт	–	количество избыточного тепла технологического процесса, ккал/ч;
Qв	–	количество воды, м3/ч;
с	–	теплоемкость воды, с = 1 ккал/кг;
γ	–	удельный вес воды, γ = 1000 кг/м3.

 

Уравнение (1.3) показывает баланс тепла нагрева воды в технологическом процессе и отвода тепла воздухом на градирне, оборотной водой с расходом Q_в.

Преобразуя уравнение (1.3) определяем расход воды по уравнению (1.4):

 

м³/ч.            (1.4)

 

Принятые параметры t_гор,t_охли Q_охлнеобходимо подтвердить теплотехническим расчетом градирни. Расчет выполняется по учебно-методическому пособию: «Тепловой и аэродинамический расчет вентиляторной градирни» (СГАСУ, 2013).