СОДЕРЖАНИЕ

Заключение 30

Список использованной литературы 31

ВВЕДЕНИЕ

Постоянное развитие техники нефтепереработки, повышенные требования к качеству выпускаемой продукции вызывают необходи­мость использования высокопроизводительного оборудования, от­вечающего по своим технико-экономическим показателям лучшим мировым образцам. Выпускавшиеся ранее машиностроительной промышленностью кованые литые и клепаные аппараты и машины малой производительности, работавшие в узких пределах техно­логических параметров, в настоящее время уступили место круп­ным и сложным по конструкции аппаратам и машинам, способ­ным функционировать при температурах от 185 до 3000 °С, в ус­ловиях глубокого вакуума и давлений до 300 МН/м², в сильно агрессивных средах. Это стало возможным благодаря бурному тех­ническому прогрессу в машиностроении и аппаратостроении, при­менению передовой сварочной и монтажной техники, а также на­дежных методов контроля.

Оборудование нефтеперерабатывающих заводов разнообразно как по назначению, так и по конструктивному оформлению.

Одним из основных видов технологического оборудования в нефтеперерабатывающих, нефтехимических, химических, газовых и смежных производствах является теплообменная аппаратура, со­ставляющая примерно 30-40% (по весу) всего оборудования.

Теплообменные аппараты класси­фицируют в зависимости от назначения (теплообменники, конден­саторы, холодильники, кипятильники, испарители), способа пере­дачи тепла (поверхностные и смешения), а также от конструктив­ного оформления (кожухотрубные, жесткой конструкции с плава­ющей головкой, с U-образными трубками; погружные змеевиковые, секционные; оросительные; типа «труба в трубе»; конденса­торы смешения с перфорированными полками, с насадкой; воздуш­ного охлаждения горизонтального, шатрового, зигзагообразного, замкнутого типа; рибойлеры с паровым пространством с плава­ющей головкой, с U-образными трубками). Погружные и ороси­тельные теплообменные аппараты применяют в качестве конденса­торов и холодильников. Кожухотрубные аппараты можно исполь­зовать как конденсаторы, холодильники, теплообменники; по кон­струкции они мало различаются. Такие теплообменные аппараты обеспечивают более интенсивный теплообмен при меньшем рас­ходе металла на единицу теплопередающей поверхности, чем ап­параты погружного типа, что обусловило широкое их использова­ние.

1.1 Характеристика исходного сырья.

Разделению подлежит смесь веществ: гексан, гептан.

Н-гексан

CH₃ (CH₂)₄ CH₃, tпл.=95 ⁰C, tкип.=68.95 ⁰C, ρ₄²⁰=0,65937, n_D²⁰=1,37486, не растворим в воде, растворим в спиртах, эфирах и ацетоне, tвсп =20⁰C, температура самовоспламенения =-234 ⁰C, КВП=1.1-6.7%. Получают: из лёгких фракций нефти; из смеси продуктов, образующихся в реакции Фишера-Тропша. Входит в состав узкой бензиновой фракции, используемой для получения бензина, например каталитический риформинг.

Н-гептан

CH₃ (CH₂)₅ CH₃, tпл.=90,595 ⁰C, tкип.=98,428⁰C, ρ₄²⁰=0,68368, n_D²⁰=1,38764, не растворим в воде, растворим в спиртах, эфирах и хлороформе; tвсп =4⁰C, температура самовоспламенения=223 ⁰C, КПВ=1.1-6.0%. Получают: из лёгких фракций нефти, из смеси продуктов, образующихся в реакции Фишера-Тропша. Входит в состав узкой бензиновой фракции, используется для получения толуола, растворителей, эталон при определении октановых чисел бензинов.

Таблица 1.

Наименование	Формула	tпл	tкип	ρ4^20	nD^20	tвсп	tсамо-я	КВП
н-гексан	CH3 (CH2)4 CH3	95	68.95	0,65937	1,37486	20	234	1.1-6.7
н-гептан	CH3 (CH2)5CH3	90,595	98,428	0,68368	1,38764	4	223	1.1-6.0

1.2 КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ

Способы проведения тепловых процессов.

Передача тепла от одного тела к другому или между различными точками пространства может быть осуществлена тремя способами:

1. теплопроводностью,

2. конвекцией

3. излучением (лучеиспусканием).

4. сложный теплообмен.

В действительных процессах все эти три способа теплообмена обычно сопутствуют друг другу и часто связаны с переносом массы (диффузией), т. е. имеет место сложный тепло- и массообмен.

В промышленных аппаратах различные способы передачи тепла сопутствуют друг другу. Например, нагрев нефтепродукта в трубчатой печи связан с излучением тепла от нагретых продуктов сгорания к стенке трубы, передачей тепла теплопроводностью через стенку трубы и вынужденной конвекцией внутри трубы.

Теплопроводность это процесс передачи теплоты при непосредственном соприкосновении тел или отдельных частей одного тела, имеющих разные температуры. Передача только при помощи теплопроводности может происходить лишь в твердых телах.

Механизм переноса тепла теплопроводностью зависит от агрегатного состояния тела. В жидкостях и твердых телах — диэлектриках — передача тепла осуществляется в результате обмена энергией теплового движения атомов и молекул между соседними частицами. В металлах теплоперенос осуществляется главным образом в результате диффузии свободных электронов. В газах теплопроводность обусловлена как обменом энергией при соударении молекул и атомов, так и их диффузией.

Количество тепла, которое передается теплопроводностью, пропорционально разности температур теплообменивающихся тел. Например, при движении по трубам теплообменника нефть получает тепло от более нагретого потока через стенку трубы в результате теплопроводности.

Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности.

₍₁₎ где — коэффициент теплопроводности, .

Знак минус в уравнении отражает передачу тепла в направлении уменьшения температуры. Градиент температуры означает изменение температуры на единицу длины в направлении нормали к рассматриваемой изотермической поверхности, имеющей температуру t. Соседняя изотермическая поверхность имеет температуру _. Из уравнения следует, что коэффициент теплопроводности численно равен количеству тепла, которое проходит через единицу поверхности в единицу времени при градиенте температур, равном единице.

Закон Ньютона. Коэффициент теплоотдачи и теплопередачи.

₍₂₎

где температура стенки;

t_c — температура среды, которая обменивается теплом со стенкой;

коэффициент теплоотдачи,

Основное уравнение теплопередачи

(3)

где Q – количество тепла, Вт;

К — коэффициент теплопередачи, ;

средняя разность температур между средами.

F – Поверхность, м².

Закон Стефана – Больцмана и Кирхгофа.

₍₄₎

где Е_о – излучательная способность абсолютно черного тела, ;

Т – температура, К.

коэффициент излучения абсолютно черного тела, ;

Конвекция это процесс распространения теплоты в результате движения и перемещения частиц жидкостей или газов. Различают вынужденную и свободную конвекцию. В первом случае перемещение среды обусловлено каким-либо внешним источником, например насосом, вентилятором, ветром и т. п.; во втором случае — разностью плотностей холодных и нагретых участков среды.

Вблизи нагретой поверхности плотность среды меньше, что обусловлено более высокой температурой, тогда как в других частях плотность выше. Поэтому у поверхности нагрева наблюдается восходящий поток нагретой среды и нисходящий поток более холодной среды в удалении от нагретой поверхности. Поскольку явление конвекции, связано с перемещением частиц среды одной относительно другой, его рассматривают в газах и жидкостях, включая расплавленные металлы.

Примером свободной конвекции является нагревание (охлаждение) жидкостей в резервуарах и емкостях. При принудительном движении жидкостей насосом в тех же случаях имеем принудительную конвекцию.

Теплообмен излучением (Лучеиспусканием).

Под теплообменом излучением понимают процесс переноса тепла, обусловленный превращением энергии движения молекул тела в лучистую энергию. Количество излучаемой энергии определяется температурой тела, состоянием его поверхности, свойствами тела. Излучаемая нагретым телом энергия передается другим телам. При этом часть лучистой энергии частично отражается от поверхности тела, ее воспринимающего, частично поглощается телом, а частично проходит сквозь тело. Поглощенная лучистая энергия превращается вновь во внутреннюю энергию, т. е. идет на повышение температуры тела.