Расчет аппарата воздушного охлаждения

ФеДЕРАЛЬНОЕ Государственное  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  учреждение высшего  профессионального  образования

УФИМСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Технология нефтяного аппаратостроения» 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому  проекту по дисциплине

«Процессы и аппараты химических производств»

на тему «Расчет аппарата воздушного охлаждения» 

Вариант 16 
 
 
 

Выполнил: ст. гр. МА-08-01                                                           А.В.Балашова

Проверил:                                                                                         Н.В.Жаринова 
 

УФА 2011

 

Содержание

 

Введение

     В процессе подготовки скважинная продукция  иучаствующие в технологии вещества (различные реагенты, адсорберы и  т.п., проходящие через систему неоднократно) проходят через серию технологических  операций. Их температура может не раз пересекать нулевую отметку  по шкале Цельсия, как в положительную, так и в отрицательную стороны. Так, например, процесс ректификации и предотвращения гидратообразования требует повышения температуры. В то же время, необходимая для  сепарации конденсация капель жидкости диктует понижения температуры.

Одним из оптимальных средств понижения  температуры являются аппараты воздушного охлаждения (АВО).

       Сфера применения аппаратов воздушного  охлаждения довольно обширна  – давление среды, на которую  рассчитаны некоторые модели, достигает  6,3 МПа. Аппарат воздушного охлаждения  малопоточный предназначен для  конденсации и охлаждения парообразных, газообразных и жидких сред  в технологических процессах  нефтеперерабатывающей, нефтехимической  и химической промышленности.

     АВО используют для понижения температуры  у продуктов разделения нефти. Воздух – это экологически чистая охлаждающая  среда, которая не нуждается в  специальной обработке и соблюдении строгих стандартов. Он не вызывает коррозию, его запасы неограниченны  и он ничего не стоит. Теплообменные  аппараты предназначены не только для  охлаждения, но и для нагрева, испарения, конденсации жидкости, пара и их смесей. Теплообменные аппараты могут  быть разных видов: газовые, разборные, водоводяные, пароводяные и другие теплообменники

     АВО состоит из следующих основных составных  частей:

     -теплообменная  поверхность;

     -система  подачи воздуха(вентилятор, привод, диффузор с коллектором);

     -опорная  металлоконструкция;

     Их  устройство принципиально не отличается от классической архитектуры теплообменного аппарата: охлаждаемая жидкости проходит по трубам, а трубы размещены в  потоке рабочего тела - как  следует  из названия, им является воздух. Конструктивные особенности: трубы могут быть как  прямыми, так и спиральными.

     Внутри  биметаллических оребренных труб двигаетсяохлаждаемая среда, рабочее тело нагнетается  вентилятором. Соответственно, при  выборе АВО следует обращать внимание как на систему, которую ему предстоит  обслуживать, так и на климатические  условия эксплуатации.

     Установка АВО потребует системы воздуховодов, фильтров, шиберов и опорных металлоконструкций для самого охлаждающего агрегата. Также необходимы системы автоматизации  и контроль над температурой и  стабильностью поступления воздуха  – изменения в плотности и  температуре входящего агента могут  быть фатальными для системы.

     АВГ(аппарат  воздушного охлаждения горизонтального  типа)-один из  наиболее распространенных видов АВО. Преимущество-простота конструкции, которая делает монтаж и обслуживание аппарата достаточно простыми.  В  АВО горизонтального типа используется подъемная сила нагретого воздуха. Недостатком этого аппарата является большая занимаемая площадь. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      1 Литературный обзор 

1. Назначение  технологического процесса, роль данного  аппарата в этом процессе

 

     В данной курсовой работе  рассчитывается аппарат воздушного охлаждения  для установки атмосферной перегонки  нефти (г.Тюмень). Технологические установки  перегонки нефти предназначены  для разделения нефти на фракции  и последующей переработки или  использования их как компонентов  товарных нефтепродуктов. Они составляют основу всех НПЗ. На них вырабатываются практически все компоненты моторных топлив, смазочных масел, сырье для вторичных процессов и для нефтехимических производств. От их работы зависят ассортимент и качество получаемых компонентов и технико-экономические показатели последующих процессов переработки нефтяного сырья. Процессы перегонки нефти осуществляют на так называемых атмосферных трубчатых (AT) и вакуумных трубчатых (ВТ) или атмосферно-вакуумных трубчатых (АВТ) установках.

     При выборе технологической схемы и  режима атмосферной перегонки нефти руководствуются главным образом ее фракционным составом, и прежде всего содержанием в ней газов и бензиновых фракций.

       Блок атмосферной перегонки нефти высокопроизводительной, наиболее распространенной в нашей стране установки ЭЛОУ-АВТ-6 функционирует по схеме двухкратного испарения и двухкратной ректификации (рис.1.1).

     Обезвоженная  и обессоленная на ЭЛОУ нефть дополнительно  подогревается в теплообменниках  и поступает на разделение в колонну  частичного отбензинивания 1. Уходящие с верха этой колонны углеводородный газ и легкий бензин конденсируются и охлаждаются в аппаратах воздушного и водяного охлаждения и поступают в емкость орошения. Часть конденсата возвращается наверх колонны 1 в качестве острого орошения. Отбензиненная нефть с низа колонны 1 подается в трубчатую печь 4, где нагревается до требуемой температуры и поступает в атмосферную колонну 2. 

     

 

     Рисунок 1.1 – принципиальная схема блока  атмосферной перегонки нефти  установки ЭЛОУ – АВТ – 6: 1 –  отбензинивающая колонна; 2 – атмосферная  колонна; 3 – отпарные колонны; 4 –  атмосферная печь; I – нефть с ЭЛОУ; легкий бензин; III – тяжелый бензин; IV – фракция 180…220ºС; V – фракция 220…280 ºС; VI – фракция 280…350 ºС; VII – мазут; VIII – газ; IX – водяной пар  

     Часть отбензиненной нефти из печи 4 возвращается в низ колонны 1 в качестве горячей струи. С верха колонны 2 отбирается тяжелый бензин, а сбоку через отпарные колонны 3 выводятся топливные фракции 180...220(230), 220(230)...280 и 280...350 °С. Атмосферная колонна кроме острого орошения имеет 2 циркуляционных орошения, которыми отводится тепло ниже тарелок отбора фракций 180...220 и 220…280 °С. В нижние части атмосферной и отпарных колонн подается перегретый водяной пар для отпарки легкокипящих фракций. С низа атмосферной колонны выводится мазут, который направляется на блок вакуумной перегонки.  

      1.2 Техническая характеристика аппарата, его устройство и принцип действия 

      Широкое распространение в промышленности получили аппараты воздушного охлаждения (АВО), в которых в качестве охлаждающего агента используется поток атмосферного воздуха, нагнетаемый специально установленными вентиляторами.

      Использование аппаратов этого типа позволяет  осуществить значительную экономию охлаждающей воды, уменьшить количество сточных

вод, исключает  необходимость очистки наружной поверхности теплообменных труб. Такие аппараты используются в качестве конденсаторов и холодильников.

      Сравнительно  низкий коэффициент теплоотдачи  со стороны потока воздуха, характерный  для этих аппаратов, компенсируется значительным оребрением наружной поверхности  труб, а также сравнительно высокими скоростями движения потока воздуха.

      Аппараты  воздушного охлаждения различного типа изготовляются по соответствующим  стандартам, в которых предусмотрены  большие диапазоны по величине поверхности, степени оребрения и виду конструкционного материала, используемого для их изготовления (сталь различных марок, латунь, алюминиевые сплавы, биметалл).

      Аппараты  воздушного охлаждения (АВО) подразделяются на следующие типы: горизонтальные АВГ, зигзагообразные АВЗ, малопоточные АВМ, для вязких продуктов АВГ-В, для высоковязких продуктов АВГ-ВВ.

      На  рис. 1.2 приведен аппарат горизонтального  типа, в котором оребренные пучки  теплообменных труб расположены  горизонтально, а на рис. 2— аппараты, где пучки труб расположены в  виде шатра и зигзагообразно. Размещение пучков оребренных труб в виде шатра  и зигзагообразное позволяет

иметь большую поверхность теплообмена  при той же занятой площади.

      Рисунок 1.2- Схема горизонтального аппарата воздушного охлаждения:

       1- секция оребренных труб; 2-колесо  вентилятора;3- электродвигатель; 4- коллектор  впрыска очищенной воды; 5-жалюзи. 

      Для повышения эффективности аппарата в его конструкции предусмотрен коллектор впрыски очищенной  воды 4, автоматически включающийся при повышенной температуре окружающей воздушного охлаждения среды в летний период работы. При низких температурах (зимой) можно отключать электродвигатель и вентилятор; при этом конденсация и охлаждение происходят естественной конвекцией.

      Кроме этого интенсивность теплосъема можно регулировать, меняя расход прокачиваемого воздуха изменением угла наклона лопастей вентилятора. Для этого в аппаратах воздушного охлаждения предусмотрены механизм дистанционного поворота лопастей с  ручным или пневматическим приводом и жалюзи, установленные над теплообменными секциями. Жалюзийные заслонки можно поворачивать вручную или автоматически с помощью пневмопривода.

В зимнее время возможна опасность переохлаждения конденсируемого в аппарате продукта. Во избежание этого под теплообменными секциями можно устанавливать змеевиковый  подогреватель воздуха, выполненный  также из оребренных труб.

      Теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения (рис. 1.3) состоит из четырех, шести  или восьми рядов труб 3, размещенных по вершинам равносторонних треугольников в двух трубных решетках 1. Трубы закреплены развальцовкой или развальцовкой со сваркой. Секции могут быть одно- и многоходовыми. В многоходовых секциях воздушного охлаждения, где объем охлаждаемой среды уменьшается по мере его движения по трубам, последовательно по ходам уменьшается и число труб.

      Для обеспечения жесткости трубного пучка секция укреплена металлическим  каркасом 4. Однако при эксплуатации гайки на шпильках 2, соединяющих решетку с каркасом, должны быть отвинчены на расстояние, превышающее возможное температурное удлинение труб.