Гидравлический расчет

Время пребывания смеси в реакционном змеевике:

(4.1.1.1);

где - средняя линейная скорость газа в змеевике, м/с.

Массовая скорость парогазовой смеси в реакционном змеевике:

138 кг/(м2·с)

Перепад давления в змеевике принят 350 кПа [2]. Давление на выходе из реактора Рк = 150 кПа, тогда давление в начале змеевика:

= 500 кПа

Плотность парогазовой смеси в начале реакционного змеевика:

- при нормальных условиях:

= 1,45 кг/м3

где - средняя молекулярная масса парогазовой смеси на входе в змеевик (32,4 кг/кмоль).

- при Тн = 873 К и Рн = 500 кПа:

2,24 кг/м3

Плотность парогазовой смеси в конце реакционного змеевика:

- при нормальных условиях:

= 1 кг/м3

где - средняя молекулярная масса парогазовой смеси на выходе из реакционного змеевика (25,5 кг/кмоль).

- при Т = 1062 К и Рк = 150 кПа:

0,39 кг/м3

Средняя плотность смеси в реакционном змеевике:

= 1,32 кг/м3

Линейная скорость парогазовой смеси:

- в начале реакционного змеевика:

= 61,7 м/с

-в конце реакционного змеевика:

= 349,9 м/с

Средняя скорость = 205,8 м/с, тогда = 0,73 с. Полученная величина времени пребывания смеси в реакционном змеевике близка к принятому значению 0,7, поэтому пересчет не проводится.

Потери напора в реакционном змеевике:

где - коэффициент гидравлического сопротивления; - эквивалентная длина труб одного потока радиантного змеевика, м.

Для определения величины рассчитывается значение критерия Рейнольдса:

где - кинетическая вязкость парогазовой смеси в реакционном змеевике, м2/с.

Для расчета необходимо определить среднюю температуру парогазовой смеси в реакционном змеевике:

968 К

Средняя молекулярная масса смеси углеводородных газов определяется по формуле:

31,2

Средняя молекулярная масса углеводородных газов соответствует М этана. Кинематическая вязкость газов при 968 К из литературных данных [4] принимается как вязкость этана ( = 71·10-6 м2/с).

Кинематическая вязкость водяного пара при 968 К [4] составляет = 120,9·10-6 м2/с.

Мольная доля водяного пара в парогазовой смеси = 0,2544.

Кинематическая вязкость парогазовой смеси в реакционном змеевике:

7,9·10-6 м2

Критерий Рейнольдса по формуле 4.1.1.12 365783.

По значению критерия Рейнольдса определяется коэффициент гидравлического сопротивления = 0,025 [5].

Эквивалентная длина труб одного потока радиантного змеевика рассчитывается по формуле:

где - коэффициент, зависящий от типа соединения труб, который принимается равным 50 [6]. Следовательно, 310 м.

По формуле 4.1.1.11 = 361 кПа. Полученная величина мало отличается от ранее принятой , поэтому повторного расчета не производится.