chapter6

1、,第六章 爐管內(nèi)的壓力降,流體在爐管內(nèi)的流動(dòng)與一般管道內(nèi)的流動(dòng)不同，流動(dòng)過程中要吸收熱量，物性參數(shù)隨之變化，有的發(fā)生化學(xué)反應(yīng),，有的發(fā)生相態(tài)變化──汽化。爐管內(nèi)壓力降的計(jì)算是十分復(fù)雜而麻煩的。,,,目的: 確定流體入爐時(shí)的壓力，從而可以根據(jù)此壓力 進(jìn)行選泵。,爐管內(nèi)介質(zhì)的壓力平衡關(guān)系:,爐管內(nèi)流體的流動(dòng)特點(diǎn):,,6-1 管內(nèi)流速,壓力降大，造成的能量損失大。介質(zhì)在管內(nèi)的停留時(shí)間短，可以減少結(jié)

2、焦和分解的危險(xiǎn)，同時(shí)可以增加管內(nèi)的傳熱系數(shù)。,流速低限是保證流型符合要求，以避免局部過熱。流速的上限是臨界流速（該狀態(tài)下的聲速）。,流速是根據(jù)停留時(shí)間來決定的。,流速以保證轉(zhuǎn)化管壓力降約等于進(jìn)口壓力的8%～12%為宜。,,,,,,,,,流速高,氣、液混相的爐管內(nèi),裂解爐管內(nèi),烴類蒸氣轉(zhuǎn)化爐爐管內(nèi),,,,,6-2 無相變時(shí)的壓力降計(jì)算,,管內(nèi)壓力降,直管段的壓力降,爐管當(dāng)量長度,局部阻力引起的壓力降,與回彎頭有關(guān)的系數(shù),等于彎頭當(dāng)量長

3、度與管內(nèi)徑之比。,,,,,,6-3 有相變時(shí)的壓力降計(jì)算,汽 化 段 爐 管 的 壓 力 降,一般出口條件和傳入管段內(nèi)的熱量是已知的，計(jì)算所求的入口條件必須同時(shí)滿足相平衡、熱平衡和壓力平衡三者。,,,,,,特點(diǎn)：氣液兩相流；氣相和液相的量和物性隨 行程的增加而變化。,使用方程：壓力降、相平衡、熱平衡方程,例如：,,管內(nèi)氣液兩相流壓力降確定的復(fù)雜性： 氣相和液相流速一般不相同，它們之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，

4、會(huì)產(chǎn)生內(nèi)摩擦損失。 液相有滯留量，使管內(nèi)實(shí)際流通截面積減小，壓力降增加。 垂直管內(nèi)，液相在爐管內(nèi)連續(xù)不斷地上升和下降，會(huì)消耗能量而形成壓力降低。 氣液兩相流可能呈現(xiàn)完全不同的流型。要保證良好的流型。必須有進(jìn)行流型判別的圖或關(guān)聯(lián)式。 設(shè)計(jì)中，通過改變管徑來保證流型符合要求。 擴(kuò)徑和注汽。 分段和猜算。,,,,,,,,,,,,流型及其判別,,,,,,水平

5、管流型,隨著氣速增大，各種流型最后均發(fā)展為環(huán)-霧狀流或單純霧狀流。,,,,垂直管流型,,,,,,水平管流型判別圖,,,,垂直管內(nèi)氣液兩相流的流型判別圖,,,,爐管內(nèi)氣液兩相流的適宜流型,爐管內(nèi)不允許出現(xiàn)液節(jié)流 管內(nèi)氣、液兩相流的流型最好是霧狀流 泡點(diǎn)附近要達(dá)到霧狀流比較困難，也允許出現(xiàn)環(huán)狀流或分散氣泡流 其它流型均應(yīng)避免 當(dāng)流型完全不符合要求時(shí)(流型靠近霧狀流的邊界時(shí))，可以縮小

6、爐管直徑或加大注入的水蒸氣量來獲得適宜的流型。,,,,,,,,,,,,壓力降計(jì)算,方法：將兩相流當(dāng)作單相流計(jì)算,汽化段壓力降計(jì)算式為：,,均 相 法,或,或,,,,,,,由能量平衡求出物料的焓差，再由焓差查出 。,,,Dukler法,方法：在大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過相似分 析法得出壓力降關(guān)聯(lián)式。,壓力降關(guān)聯(lián)式：,相平衡計(jì)算 目的是計(jì)算汽化率,熱平衡計(jì)算 目的是計(jì)算管段入口處

7、的溫度 。,,,,有相變時(shí)管內(nèi)壓力降計(jì)算步驟,把汽化段爐管分成1米至幾米長的若干短小段,從爐出口開始向入口側(cè)逐段反算,流型判斷,若流型靠近霧狀流的邊界時(shí)，需縮小管徑（或減少管程數(shù)）,由相平衡和熱平衡分別計(jì)算各管段入口處的汽化率和溫度,一直計(jì)算到介質(zhì)的泡點(diǎn)，即汽化開始點(diǎn)為止,由壓力降公式計(jì)算各管段的壓力降，管段入口壓力P1=P2+ Pf,,,,,,,,,,圖解試算法,把輻射室進(jìn)口到出口的整個(gè)管段分成加熱段（介質(zhì)全部為液態(tài)時(shí)的管段

8、）和汽化段兩部分,確定出汽化點(diǎn),計(jì)算汽化段爐管的當(dāng)量長度,加熱段爐管的當(dāng)量長度為輻射管總當(dāng)量長度減去汽化段當(dāng)量長度,計(jì)算兩段各自的壓力降：加熱段為單相流動(dòng)，管內(nèi)壓力降可由式 計(jì)算。汽化段壓力降則由均相法計(jì)算,基本過程：,,,,,,,,,,計(jì)算汽化段壓力降,圖解試算法計(jì)算步驟,1 假定開始汽化時(shí)的壓力,2 由介質(zhì)的相平衡曲線求出介質(zhì)開始汽化的溫度,3 計(jì)算汽化段爐管的當(dāng)量長度,4 壓力校核,猜算

9、過程,若 ，則計(jì)算正確，否則重新假設(shè) 。,,,,5 計(jì)算加熱段爐管的當(dāng)量長度和壓力降,,,輻射管的總當(dāng)量長度,介質(zhì)在爐出口處的平均焓,介質(zhì)在汽化點(diǎn)處的焓,介質(zhì)在輻射室入口處的焓,即：,管長與傳熱量成正比,返回,返回,小 結(jié),爐管內(nèi)流體的流動(dòng)特點(diǎn),管內(nèi)流速選擇,無相變時(shí)的壓力降計(jì)算,有相變時(shí)的壓力降計(jì)算,,壓力降、相平衡、熱平衡方程和流型判別,均相法,Duk