Совершенствование подогревателей нефти и нефтяной эмульсии на основе разработки компактных поверхностей теплопередачи и применения комбинированного нагрева - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ подогревателей нефти и нефтяной эмульсии на основе разработки компактных ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ и применения комбинированного нагреваВ технологии обезвоживания и обессоливания эмульсионных нефтей на промыслах важное место занимает ее нагрев до температур 5090°С, который осуществляют в специализированных огневых подогревателях прямого (через разделяющую стенку) и косвенного (с использованием промежуточного жидкого теплоносителя) нагрева. Свойства нефти и водонефтяной эмульсии как теплоносителей и условия эксплуатации подогревателей на нефтепромыслах, обычно удаленных от индустриальных районов, обусловливают ряд специальных требований, предъявляемых к нагревательным устройствам. В наибольшей степени этот недостаток свойственен пожаробезопасным подогревателям косвенного нагрева, где используются две поверхности теплопередачи - стенка жаровой трубы, через которую передается теплота от продуктов сгорания топлива к промежуточному жидкому теплоносителю и стенка продуктового змеевика, через которую передается теплота от промежуточного теплоносителя к нефти или водонефтяной эмульсии. проведение расчетно-теоретических исследований для определения оптимального диаметра жаровой трубы и максимально-допустимой температуры продуктов сгорания топлива, натекающих на продуктовый змеевик в подогревателях комбинированного нагрева; Проведены заводские испытания головного серийного подогревателя нефтяной эмульсии комбинированного нагрева с оптимальным диаметром жаровой трубы и интенсифицированным теплообменом продуктов сгорания топлива, которые подтвердили правильность разработанных в диссертации рекомендаций по проектированию.Построен параметрический график, позволяющий определять совокупность величин коэффициентов теплоотдачи нефтяной эмульсии ?эм и продуктов сгорания топлива ?п.г при различных температурах тг греющих продуктов сгорания, обеспечивающую температуру разделяющей стенки тст, допустимую по условию отсутствия образования отложений на поверхности стенки. Во второй главе «Экспериментальное исследование гидравлического сопротивления поворотных камер продуктового змеевика» дано состояние вопроса о гидравлическом сопротивлении поворотов. Схема экспериментальной установки (а) и рабочий участок (б): 1 - водопроводная труба; 2 - бак постоянного уровня; 3 - пьезометрические трубки; 4 - соединительные резиновые трубки; 5 - рабочий участок; 6 - термометр; 7 - мерный сосуд; 8 - сливная воронка; 9 - переливная труба; 10 - входная труба; 11 - выходная труба; 12 - соединительная трубка; 13 - дисковые ограничители ниш; 14 - стержень; 15 - штуцер отбора давления; 16 - пробка резьбовая; I ? VII - сечения, где измерялось статическое давление потока По результатам измерений в опыте вычислялся коэффициент сопротивления поворотной камеры где ?p - измеренная разность статических давлений потока в сечениях III и VII; ?pтр - рассчитанное значение потери давления потока на преодоление сил трения на длине ?l между сечениями III и VII (отчет длины производился по осевой линии канала). Схема экспериментальной установки: а - продольный разрез; б - поперечный разрез; в - вид сверху; г - поворотная камера; 1 - термопары для измерения температуры потока; 2 - смесительные камеры; 3 - термометры расширения; 4 - импульсные соединительные трубки; 5 - крышка; 6 - прямая труба; 7 - термопары для измерения температуры стенки трубы; 8 - U-образный дифманометр; 9 - корпус; 10 - поворотные камеры; 11 - электронагреватель; 12 - вольтметр; 13 - амперметр; 14 - автотрансформатор; 15 - уровень воды; стрелками показано направление движения потокаПоказано, что совмещение способов прямого (через разделяющую стенку) и косвенного (с участием промежуточного теплоносителя) нагрева в одном огневом подогревателе (комбинированный нагрев), применение нового компактного продуктового змеевика и оптимизированных поверхностей теплопередачи с интенсифицированным теплообменом позволяют значительно улучшить основные характеристики промысловых подогревателей нефти и нефтяной эмульсии. Выполнен анализ тепловых режимов подогревателей прямого и косвенного нагрева. Для подогревателей прямого нагрева построена диаграмма, связывающая между собой коэффициенты теплоотдачи эмульсии и греющих продуктов сгорания топлива, их температуру, позволяющая определять рабочие области допускаемых значений и сочетаний данных характеристик подогревателя при определенной температуре стенки продуктовых труб, исключающей активное образование отложений на внутренней их поверхности. Для подогревателей косвенного нагрева решена задача определения оптимального значения температуры промежуточного жидкого теплоносителя, соответствующего минимуму удельной суммарной площади поверхности жаровой трубы и продуктового змеевика. Получено обобщенное эмпирическое уравнение теплообмена потока в поворотных камерах для интервалов Re = 600-8·103 и изменения относительного шага труб в предложенном змеевике от 1,5 до 2,63.

. Основное содержание работы