Model dyniki ieci wyienników ciepł płzczowo-rurowych n przykłdzie inlcji deylcji rurowo-wieżowej M. Mrkowki, M. rfczyńki, P. Korzybki, Poliechnik Wrzwk, Zkłd Aprry Przeyłowej, ul. Jchowicz /, 09-0 Płock e-il: rk@pw.plock.pl Srezczenie. W prcy przedwiono odel dyniki ieci wyienników ciepł n przykłdzie reprezenywnej dl przeyłu rfineryjnego inlcji deylcji rurowo-wieżowej o zdolności przerobowej 0 /h ropy. Sieć zwier 0 wyienników ciepł orz ruieni proceowych. W opiie dyniki wyienników ciepł rozwżono odel ekcyjny o prerch kupionych, w kóry zoowno podził cłego wyiennik n ekcje, w obrębie kórych przyjęo złożeni zgodnie z odele o prerch kupionych. N podwie rozwiązni bilnowych równń różniczkowych energii uzykno związki zchodzące iędzy zini prerów ruieni proceowych n wlocie do wyiennik eperr czynników n wlocie do płzcz i rurek, ruień owy czynników przepływjących przez płzcz i rurki orz zini eperry n wylocie z płzcz i rurek wyiennik.. Węp. Przeyłowe ieci wyienników ciepł łużą do regenercji ciepł orz urzyywni zdnych wrości eperr ruieni proceowych chłdznych lub podgrzewnych. Poniewż nie je wygn zby duż dokłdność chłdzni lub podgrzewni ruieni proceowych do wygnych eperr, dlego nie je konieczne oownie ukłdów regulcyjnych. Nieniej jednk w niekórych punkch ieci wyienników wrość eperry dość iony wpływ n prwidłowy przebieg proceu. W ej ycji Operor przeyłowej ieci zieni wrość przepływu ręcznie ze erowni wybrnych ruieni proceowych w celu urzyni pożądnych eperr. Proponowny w niniejzy rykule odel dyniki ieci wyienników ciepł oże być wykorzyny do yulcji prcy przeyłowej ieci i n celu ułwienie podejowni decyzji przez Operor, związnych z ekplocją ieci. W opiie dyniki wyienników ciepł przyjęo odel ekcyjny o prerch kupionych []. Kżdy wyiennik podzielono n ekcje, przyjując dl kżdej z nich odel o prerch kupionych.. Meyczny opi dyniki wyiennik ciepł płzczowo-rurowego.. Sworzenie bzy dnych. W wyiennikch ciepł wielkością regulowną je eperr wyloow ruieni proceowego. Regulcję ką ożn uzykć przez zinę ruieni owego jednego z czynników. Wielkościi wejściowyi oddziłującyi n wyiennik ą: eperr wloow czynnik po ronie rurek i, ruień owy czynnik po ronie rurek, eperr wloow czynnik po ronie płzcz i, ruień owy czynnik po ronie płzcz ry.. Wielkości wyjściowe zienijące ię n kuek dziłni wielkości wejściowych, o eperry wyloowe: o, o. y i o i Ry.. Sche płzczowo-rurowego wyiennik ciepł. W celu określeni prerów ekplocyjnych w "punkcie prcy" oprcowno eyczny opi wyiennik ciepł w nie ulony, pozwljący n wyznczenie rozkłdu eperr czynników w wyienniku po ronie płzcz - x,y i rurek - x,y. W odelu wykorzyno nępujące równni: Q =k f da ; /k f =/k c +R f ; /k c =/ +/, Znjoość geoerii wyiennik orz rozkłdu eperr uożliwi worzenie bzy dnych, kórą ożn wykorzyć w odelu dyniki wyiennik. W rozwżny przypdku bz dnych o: - pole eperr: x,y, x,y, - ruienie owe:,, - wpółczynniki przejowni ciepł: x,y, x,y, o x
- włściwości ediów: ciepło włściwe - c x,y, c x,y, gęość - x,y, x,y, lepkość - x,y, x,y, przewodność ciepln - x,y, x,y, - geoeri wyiennik: średnic płzcz, długość rurki, średnic zewnęrzn rurki, grubość ścinki rurki, podziłk roziezczeni rurek, odległość iędzy przegrodi... Model ekcyjny dyniki wyiennik ciepł o prerch kupionych. W proponowny odelu dyniki wyiennik ciepł wprowdzono zereg uprozczeń: - pdek ciśnieni w wyienniku je poijlnie ły, - przewodność ciepln ścinek rurek w kierunku oiowy je poijlnie ł, - nie uwzględni ię pojeności cieplnej ściny płzcz, - wpółczynniki przejowni ciepł wyznczone dl wrunków ulonych obowiązują również w wrunkch nieulonych, - wyiennik ciepł je dokonle izolowny od ooczeni. Nleży podkreślić, że zereg z wyżej poczynionych złożeń uprzczjących je do przyjęci zczególnie dl w pełni rozwinięego przepływu burzliwego, w kóry wyępują płkie profile prędkości i eperr, konwekcj je n yle inenywn, że przewodzenie wzdłużne nie odgryw roli. Proce wyiny ciepł opiują równni ciągłości, ruchu i energii dl obu czynników orz równnie energii dl rurek. W wyniku przyjęych uprozczeń znikją równni ciągłości i ruchu. W opiie dyniki wyiennik ciepł zoowno odel ekcyjny o prerch kupionych. W y celu wyiennik podzielono n ekcje ry. w en poób, że wrości eperr ediów n wlocie i wylocie z kżdej ekcji ą w przybliżeniu równe wrości średniej dl dnej ekcji. Dowolną ekcję opino przy użyciu równń różniczkowych, orzynych n podwie bilnu energii: Biln energii dl dowolnej ekcji j,k czynnik w rurkch poć wykorzyno ry. poijjąc w eyczny opiie indeky j,k: do c V c i c o d d l z o W nlogiczny poób porządzono biln energii dl ścinek rurek orz czynnik przepływjącego w płzczu wyiennik. - Równnie energii dl ścinek rurek poć: d c V d l z o d d l z o - Równnie energii dl czynnik w płzczu poć: do c V c i c o d d l z o Orzyne równni zlineryzowno, nępnie poddno rnforcji Lplce. Pozwoliło o n wyznczenie rnincji operorowych dl dowolnej ekcji wyiennik Dodek A. W odelu dyniki przyjęo, że n kżdą ekcję wyiennik oddziłują czery ygnły wejściowe eperr i ruień owy po ronie rurek wyiennik, eperr i ruień owy po ronie płzcz wyiennik - ry. orz wychodzą dw ygnły wyjściowe eperr po ronie rurek i płzcz. N podwie nlizy ygnłów wejściowych i wyjściowych ulono, że w odelu dyniki wyiennik kżd ekcj kłd ię z ośiu rnincji operorowych ry.. ij,k,,,... j,k,n,,,...,n ij,k oj,k oj,k j,k- ekcj Ry.. Sche podziłu wyiennik n ekcje.
o d l z - o c i c o Ry.. Ryunek poocniczy do porządzeni bilnu energii dl czynnik płynącego w rurkch dowolnej ekcji wyiennik. Ry.. Frgen che blokowego dl rzech dowolnie wybrnych ekcji wyiennik ciepł.. Model dyniki ieci wyienników ciepł n przykłdzie deylcji rurowo-wieżowej. N ry. przedwiono che ieci wyienników ciepł wrz z nnieionyi wrościi prerów opiujących ieć ruienie owe i eperry pozczególnych ruieni proceowych. Wzykie wyienniki ciepł ą zbudowne z rurek o średnicy zewnęrznej i grubości ścinki.. Podziłk roziezczeni rurek wynoi. Są o wyienniki dwubiegowe o długości rurki równej. Powierzchni wyiny ciepł pozczególnych wyienników wynoi. W przypdku wyienników E-9 i E- powierzchni wynoi 00. Wykorzyjąc che z ry. worzono odel dyniki wyiennik ciepł, nępnie cłej ieci w środowiku Mlb. Wykorzyne w odelu rnincje operorowe ziezczono w dodku A. N ry. przedwiono przykłdowy przebieg zin eperry podgrzewnej ropy w wyniku wprowdzeni zkłóceni w poci ygnłu kokowego n wejściu do odelu ieci wyienników ciepł.
8 8.8 0. 0 77 90 99 08 Rop urow ze zbiorników gzynowych E-A/B E- E- E- E- E- 88 0 07 Rop do elekrodehydrorów P- 0 0 0 77 0 7 8 7 9 7 88 0 E-7 E-8 E-9 E-0 E- E- E- 78 97.08 8 9. 0.9 8 09. 70 9.7 0 0 7 8 9 9 0 E- E-A/B E- E-7 E-8A/B E-9 Rop odolon z elekrodehydrorów. 8 9.97 70 7 Rop do koluny wępnego odbenzynowni P- 0 0 0. 7 7. 7 9.9.97 7 9.9 0 7 8 8 9 07 E-0 E- E- E- E-A/B E- E- - eperr [ C] 97 99 - Sruień owy [/h] Ry.. Sche ieci wyienników ciepł dl inlcji deylcji rurowo-wieżowej. Ry.. Ziny eperry ropy n wylocie z wyiennik: E- lini ciągł, E- lini przerywn; n wlocie do ieci wyienników ciepł wprowdzono zkłócenie w poci 0% kokowej ziny ruieni owego ropy.
. Poduownie i wnioki. W ekplocji ieci wyienników ciepł deylcji rurowo-wieżowej ry. wżny prere proceowy je eperr ropy przed elekrodehydrori, gdyż jej wrość wpływ n proce odlni ropy. Poniewż w rkcie ekplocji ieci zieni ię kłd ropy, uzyki produków, pondo powją ody w wyiennikch ciepł, dlego Operor ieci co pewien cz przy użyciu zworu regulcyjnego klizuje wrość ruieni owego ropy przepływjącej przez pozczególne głęzie n ry. wyępują dwie głęzie: n pierwzej głęzi ą zbudowne wyienniki E-A/BE-, n drugiej wyienniki E-7E-. Regulcj je urudnion ze względu n dużą inercję ieci wyienników ciepł. W ej ycji zproponowny odel oże nowić znczne udogodnienie dl Operor ieci, gdyż n podwie yulcji ry. ożn uzykć inforcję, związną z nwą nowej wrości ruieni owego ropy przepływjącej przez pozczególne głęzie. Lierr [] Piekrki M., Poniewki M.: Dynik i erownie procei wyiny ciepł i y, WN, 99. Wykz oznczeń c - ciepło włściwe [J kg - K - ] da - różniczk powierzchni [ ] d - średnic wewnęrzn rurek [] d - średnic zewnęrzn rurek [] d - średnic wewnęrzn płzcz wyiennik [],,,,,,7,8 - rnincje operorowe k c - wpółczynnik przenikni ciepł dl wyiennik bez odów [W - K - ] k f - wpółczynnik przenikni ciepł dl wyiennik z odi [W - K - ] l - rozw przegród wyiennik zer. ekcji [] - ruień owy czynnik [kg - ] n - liczb ekcji w jedny biegu wyiennik n b - liczb rurek w jedny biegu wyiennik Q - ruień wyieninego ciepł [W] R f - oburonny opór cieplny odów [ K W - ] eperr [C] V objęość [ ] z - wpółczynnik przejowni ciepł uwzględnijący opory odów [W - K - ] Δ - różnic eperr poiędzy czynniki wyienijącyi ciepło [K] - gęość [kg - ] τ cz [] Indeky j,k - j- nuer biegu wyiennik, k - nuer ekcji wyiennik i - wlo do wyiennik lub ekcji - doyczy ścinki rurki o - wylo z wyiennik lub ekcji - po ronie płzcz u n ulony - po ronie rurek Dodek A: rnincje operorowe dl dowolnej ekcji wyiennik płzczowo-rurowego Z przekzłceni ukłdu równń orzyno nępujący ukłd równń: do i o o d d o o d do i o o d gdzie: V ; d l z c V d l V ; d c d l z ; d V c V ; d l z c V V l z V d l n b d d n b V l 8 Orzyne równni zlineryzowno, nępnie poddno rnforcji Lplce orzyując rnincje operorowe. o, o, o, o o, o, 7 i o i, 8 7 i o i u iu ou u iu ou 9 u 8
0 u u u u u ou iu u ou iu 7 u u 8 u