Теплообменник производительности
При проектировании теплообменник кожухотрубный тепло, как я могу уточнить оценки загрязнения сопротивление теплопередачи для достижения лучшего дизайна или улучшение прогнозирования результатов?
Теплообменники являются важным и дорогим произведением технологического оборудования завода. Эффективных и экономически эффективной разработки требует понимания того, какие кодексы, стандарты и лучшие практики в применении и при их применении. Пособия для обрастания в кожухотрубный теплообменники изготавливаются путем присвоения значения ожидаемого загрязнения теплоносителя сопротивления (R ^ е ^ к югу). Это значение может быть получено из трубчатых теплообменника ассоциации производителей (ТЕМА) стандарты (1), из опубликованной литературы, или из собственного опыта. TEMA-рекомендованных значений R ^ ^ е югу основаны на загрязнение склонность жидкости службы и сопротивление вызвано тем, что загрязнение. Однако они не учитывают влияние конструкционные материалы, которые могут привести к неточным дизайна. Другими источниками погрешности R ^ ^ е югу включать различия (например, в микробной активности, скорости, температуры) между жидкостью и процесс якобы "идентичны" жидкости, из которой загрязнения были получены данные, различия в теплообменнике геометрии конструкционного материала и любые дополнительные "вне контекста" приложений (2) (см. таблицу на следующей странице) ..
С обменника не обладает предлагаемой сопротивление обрастания в начале его срока службы, то на начальном этапе overperform, которые могут иметь последствия управления технологическими процессами. Несмотря на эти предостережения, однако, ТЕМА данных предоставляют качественное руководство о вероятных серьезность проблемы загрязнения в конкретном приложении.
Современные методы дизайна целью уменьшить вероятность ошибки связанные с обрастания, принимая итеративный подход к оценке последствий переменных упоминалось выше, на R ^ е ^ к югу. Методы, как правило, разработаны для теплообменников кожухотрубный тепло, но они могут быть адаптированы для других типов блоков. Дизайн ограничений в эти методологии максимальный перепад давления по обе трубки и оболочки сторон, и термические требования обменника.
Из-за влияния на скорость обрастания процесса, низкой скорости ограничения также должны быть рассмотрены. Сложность модели shellside потока затрудняет определить скорость ограничений, но tubeside минимальных и максимальных скоростей может быть определена с относительной точностью.
Максимально допустимая скорость, связанных с максимально допустимое падение давления. Минимальная скорость может быть определена как скорость скорость обрастания порога.
Где T ^ ^ е югу является средняя температура пленки (К), где реакций, приводящих к обрастания, как предполагается, происходят, E-энергия активации (Дж / кг); Re число Рейнольдса, а неопределенных констант. Стены напряжения сдвига
Новые подход в теплообменник конструкция называется "метод конвертов" стремится предоставить необходимые долг тепла в исполнении ограничений системы (2). В этом методе, за определенное количество труб и труб проходит, вычислить tubeside скорости (V, м / с), что обеспечит допустимый перепад давления. Множество точек, касающиеся допустимого перепада давления на количество и длину труб и другой набор нужного теплоотдачи также рассчитывается, как показано на рисунке 1 (3). Все обменники в затененной области удовлетворяют критериям, и, следовательно, действительный конструкций.
Аналогичные графический метод был первоначально разработан дать указания относительно допустимого перепада давления и геометрии теплообменника. Эта методика была расширена, чтобы для обрастания (4), принимая во внимание последствия
Для данного расхода, а число ламп увеличивается, уменьшается скорость жидкости и склонность к обрастания увеличивается. В связи с этим можно отнести к скорости обрастания и трубки кол, на котором обрастания начнется. Это отображается в виде горизонтальной линии на рисунке 2. Все конструкции теплообменника с трубкой рассчитывает выше этой линии порог загрязнения являются неосуществимыми. Говоря другими словами. теплообменник проекты, которые связаны определенные ограничения тепловых и перепад давления и учитывать влияние T ^ ^ ш к югу, и у на загрязнение склонность должна иметь труба считает ниже порога линии.
Когда нефть обрабатывается, как правило, проходит через трубы. Увеличение числа труб позволит уменьшить скорость сырой и, возможно, заставить геометрии над линией порог загрязнения. Инженер может уменьшить заболеваемость загрязнения - то есть, изменить положение порога линии - приведение обратно в теплообменник действительный области дизайна, изменив перегородка сократить (и интервал) на shellside и изменения числа проходов по tubeside .
Это также возможность уменьшения загрязнения теплообменника путем правильного подбора строительных материалов. Сплавы меди, из-за их высокой теплопроводности, являются популярным выбором строительных материалов. Однако, переработка нефти, медные трубы в значительной степени подвержены коксования, приводящих к образованию твердых веществ, которые накапливаются в трубах и привести к потере теплоносителя эффективности.
В приведенной выше таблице кратко эффект накопленных коксующихся обрастания депозит hardcrust на тепловое сопротивление (т / к) из меди и нержавеющей стальных труб (толщина стенки т = 0,049 дюйма). Эти данные были подготовлены Брукхейвенской национальной лаборатории, Национальная нефтяная тепла исследований альянс (Нора), а также предоставленные корпорации Алстром в рамках исследования максимальной производительности углеводородного топлива в обменниках кожухотрубный тепло. Эта работа показала, что тип 316 из нержавеющей стали, хотя и значительно меньше, теплопроводные, чем медь, имеет более низкий R ^ е ^ к югу, что означает, что менее вероятно, фол и требует меньших затрат чистки и обслуживания.
Этот пример иллюстрирует также погрешности в TEMA-рекомендованных значений R ^ е ^ к югу. Для мазут № 6, ТЕМА обеспечивает R ^ югу F ^ = 0,005. Однако, когда мазут № 6 был обработан из нержавеющей стали трубы, измеренное значение R ^ е ^ к югу был 0,0025.
Следует отметить, что углеводородные коксующегося происходит быстрее при повышенных температурах трубки. Таким образом, дополнительные меры должны быть приняты для обеспечения загрязнения сводится к минимуму. Например, в процессе испарения легких фракций углеводородов вычетов, рекомендуется, чтобы поддерживать температуру теплоносителя на уровне не более 120 ° F выше температура исходящего углеводородного ручья. Эта рекомендация также подходит для асфальта и другие вязкие жидкости приложений. Аналогичные, но менее обширные случаи коррозии загрязнение может произойти в оборудование подогрева воды, особенно, когда медь используется в качестве конструкционного материала. Кроме того, из-за 2% молибдена в Туре 316 нержавеющая сталь, трубы иммунной к коррозии под напряжением, что может привести к повреждению трубы, когда жидкость содержит хлоридов.
Другие способы минимизации загрязнения онлайн включать химические добавки, лечения, использование струи воздуха или пара, чтобы выбить месторождений полезных ископаемых, звуковых колебаний, трубки вставками и обращения полимерных волокон. Последнее три специально рассматриваются на предмет сокращения биологического обрастания в системах водоснабжения из-за их нетоксичность (5).
ЛИТЕРАТУРА
1. Stachura, VJ, изд. "Стандарты Ассоциации трубчатые Производитель обменника", седьмое издание, ТЕМА, Нью-Йорк (1998).
2. Ботт, Т. Р., "К фол или не Фол," Хим. Eng. Pros., 97 (11), с. 30-37 (ноябрь 2001).
3. Баттерворта, D., "Проектирование и Shell-теплообменники со скоростью, зависящих от обрастания," Труды второй Международной конференции по нефти фазовое поведение и обрастания, Копенгаген, Айше (август 2000).
4. Poddar, ТЗ, и GT Полли, "Теплообменник Дизайн прокладки через параметр", Труды IChemE, 74, часть, с. 849-852 (1996).
5. Ботт, TR, "Потенциал Физические методы контроля обрастания в системах водоснабжения", Труды IChemE, E79 (A4), с. 484-490 (2001).
