Расчетные схемы НТС с рекуперацией теплоты в газовом теплообменнике, с рекуперацией теплоты газа и жидкости

1) Технологическая схема с рекуперацией теплоты в газовом т/о. Для технологической схемы с рекуперацией теплоты в т/о (рис. 2) уравнение теплового баланса имеет вид:

dQ_х=dQ¢_в+dQ_в¢¢+dQ_к¢+dQ_к¢¢+dQ_п+dQ_нг (1)

dQ¢_в – кол-во теплоты выд-ся при конд-и воды; dQ¢¢_в – кол-во теплоты при охл-и сконденсировавшейся воды; dQ¢¢_к – кол-во теплоты при конд-и тяжелых у/в-в; dQ¢¢_к – кол-во теплоты при охл-и сконд-ся тяжелых у/в-в; dQ_п – кол-во теплоты потери тепла в ОС; dQ_НГ – потери тепла от недорекуперации газа в т/о;

dQ_нг=Q_г× ×dt=Q_г× ×(t₁–t₄) (2)

где – средняя теплоемкость газа в интервале температур t₄–t₁.

t₄ – температура газа при выходе из т/о.

Удельную теплоту при конд-и воды:

dQ¢_в=Q_г×dW×r_в (3)

где W(P,Т) – сод-е влаги в газе, г/м³;

r_в – скрытая теплота конд-и воды, Дж/кг

dW=¶W/¶P×dP+¶W/¶T×dT (4)

после интегрирования уравнения (3):

Q¢_в=Q_г×a₁(Р₁–Р₂)+Q_г×a₂×(Т₁–Т₂) (5)

где a₁ – среднее знач-е функции r_в(Р,Т₁)[dW(Р,Т₁)/dP] в интервале Р₁...Р₂;

a₂ – среднее знач-е функции r_в(Р₂,Т)[dW(Р₂,Т)/dP] в интервале Т₁...Т₂

Если взять нек-е среднее знач-е r_в(Р,Т), то из уравнения (3) получим

Q¢_в=Q_г×r_в(W₁–W₂) (6)

где W₁, W₂ – сод-е влаги в Г на выходе в т/о и на выходе при условиях сеп-ии, г/м³

Кол-во теплоты выд-ся при охл-и сконденсировавшейся воды:

dQ¢¢_в=Q_г×DW×С_рв×dt (7)

где С_рв – теплоемкость воды кДж/^оС.

Q¢¢_в=Q_г×DW×С_рв×(Т₁-Т₃) (8)

Т₁ – t-ра Г на входе в т/о ^оС

Т₃ – t-ра сеп-ии, ^оС

Кол-во теплоты выдел-ся при конд-и тяжелых у/в:

dQ¢_k=Q_г×dq_к×r_k(P,Т) (9)

где dq_к – сод-е тяжелых у/в в газе, г/м³; r_k(P,Т) – скрытая удельная теплота конд-и тяжелых у/в, кДж/кг

если dq_к=¶q_к/¶P×dP+¶q_к/¶Т×dТ (10), то (9) примет вид

dQ¢_k=Q_г×в₁×(Р₁–Р₂)+ Q_г×в₂×(Т₁–Т₂) (11)

где в₁ – среднее знач-е функции [dq_k(Р,Т₁)/dPr_k(Р,Т₁)] интервале P₂....Р₁; в₂ среднее знач-е функции [dq_k(Р₂,Т)/dPr_k(Р₂,Т)] интервале Т₂....Т₁.

Если взять среднее знач-е r_k(Р,Т) и учитывая, что кол-во выдел-ся при конд-и тяжелых у/в равно Dq, то:

Q¢_k=Q_г×Dq_к×r_k (12)

Знач-е Dq_к опр-ся как разница содержания тяжелых у/в на входе в сеп-р и после сеп-и.

Кол-во теплоты необходимой для охл-я выдел-ся тяжелых у/в:

dQ¢¢_k=Q_г×Dq_к×С_рк×dt (13)

Потеря теплоты в ОС

Q_п=к×F×Dt_ср (14); к – коэф-т теплообмена в ОС; F – поверхность оборудования ч/з который происходит теплообен; Dt_ср – средняя разность температур м/у оборудованием и ОС.

2). Технологическая схема с рекуперацией теплоты газа и жидкости. Для данной схемы уравнение теплового баланса имеет вид:

dQ_х=dQ¢_в+dQ_к¢+dQ_нг+dQ_нж+dQ¢_нк

где dQ_НЖ – потери теплоты от недорекуперации ж-сти в т/о;

dQ¢_нк – кол-во теплоты, полученное при испарении конденсата.

dQ_нж=Q_г×(W₁–W₂)×C_рв×(t₁–t₅)+Q_г×Dq_к×С_рк×(t₁–t₅)

где t₅ – температура ж-сти на выходе из т/о.

В промысловых условиях величины m и С_р переменные, которые зависят от давления и температуры, и состава газа. При расчете теплового баланса установки, приведенной на рис. 3 необходимо учитывать теплоту испарения конденсата при рекуперации теплоты конденсата в теплообменнике Т-2.

Для сравнивания расмотренных технологических схем приведены результаты расчетов необходимого изменения давления для получения температуры сепарации –10^оС. расчеты выполнены на 1 м³ газа из которого конденсируется 100 г у/в-го конденсата при начальной температуре 40^оС и Dt_п=5^оС.

Расчеты показывают, что для уменьшения потребного кол-ва теплоты наиболее рационально рекуперировать как теплоту газа, так и теплоту жидкости. В этом случае, чтобы получить температуру –10 ⁰С в НТС-ре изменение давления на штуцере должно быть 7,1 Мпа. Рис. 1. DР=23,4 МПа.

Дата добавления: 2015-08-20