爐管內(nèi)的壓力降

1、 爐管內(nèi)的壓力降爐管內(nèi)的壓力降L01PPghPP 流體在爐管內(nèi)的流動與一般管道內(nèi)的流動不同，流體在爐管內(nèi)的流動與一般管道內(nèi)的流動不同，流動過程中要吸收熱量，物性參數(shù)隨之變化，有的流動過程中要吸收熱量，物性參數(shù)隨之變化，有的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),，有的發(fā)生相態(tài)變化，有的發(fā)生相態(tài)變化汽化。爐管內(nèi)汽化。爐管內(nèi)壓力降的計(jì)算是十分復(fù)雜而麻煩的。壓力降的計(jì)算是十分復(fù)雜而麻煩的。目的目的: 確定流體入爐時的壓力，從而可以根據(jù)此壓力確定流體入爐時的壓力，從而可以根據(jù)此壓力 進(jìn)行選泵。進(jìn)行選泵。爐管內(nèi)介質(zhì)的爐管內(nèi)介質(zhì)的壓力平衡關(guān)系壓力平衡關(guān)系:爐管內(nèi)流體的流動特點(diǎn)爐管內(nèi)流體的流動特點(diǎn):6-1 管內(nèi)流速管內(nèi)流

2、速壓力降大，造成的能量損失大。壓力降大，造成的能量損失大。介質(zhì)在管內(nèi)的停留時間短，可以減介質(zhì)在管內(nèi)的停留時間短，可以減少結(jié)焦和分解的危險，同時可以增少結(jié)焦和分解的危險，同時可以增加管內(nèi)的傳熱系數(shù)。加管內(nèi)的傳熱系數(shù)。流速低限是保證流型符合要求，以避流速低限是保證流型符合要求，以避免局部過熱。免局部過熱。流速的上限是臨界流速（該狀態(tài)下的流速的上限是臨界流速（該狀態(tài)下的聲速）。聲速）。流速是根據(jù)停留時間來決定的。流速是根據(jù)停留時間來決定的。流速以保證轉(zhuǎn)化管壓力降約等于進(jìn)流速以保證轉(zhuǎn)化管壓力降約等于進(jìn)口壓力的口壓力的8%12%為宜。為宜。流速高流速高氣、液混相氣、液混相的爐管內(nèi)的爐管內(nèi)裂解爐管內(nèi)裂解爐

3、管內(nèi)烴類蒸氣轉(zhuǎn)烴類蒸氣轉(zhuǎn)化爐爐管內(nèi)化爐爐管內(nèi)6-2 無相變時的壓力降計(jì)算無相變時的壓力降計(jì)算管管內(nèi)內(nèi)壓壓力力降降直管段的壓力降直管段的壓力降2udLP2if 2uP2f 2udLP2ief i21iednLnd1NnNnLL 爐管當(dāng)量長度爐管當(dāng)量長度局部阻力引起局部阻力引起的壓力降的壓力降與回彎頭有關(guān)的系數(shù)與回彎頭有關(guān)的系數(shù),等于彎頭當(dāng)量長度與管等于彎頭當(dāng)量長度與管內(nèi)徑之比。內(nèi)徑之比。 彎彎頭頭型型式式帶帶堵堵頭頭的的 180回回彎彎頭頭180急急彎彎彎彎管管或或鑄鑄造造彎彎頭頭（R=d）90急急彎彎彎彎管管（R=d）平平緩緩的的（R 4d）90彎彎管管100506030156-3 有相變時的

4、壓力降計(jì)算有相變時的壓力降計(jì)算汽汽 化化 段段 爐爐 管管 的的 壓壓 力力 降降 一般出口條件和傳入管段內(nèi)的熱量是已知的，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滿足相平衡、熱平計(jì)算所求的入口條件必須同時滿足相平衡、熱平衡和壓力平衡三者。衡和壓力平衡三者。 L p2 , t2 , e2 Q p1 , t1 , e1 圖圖 6-3 計(jì)計(jì)算算管管段段示示意意圖圖特點(diǎn)：氣液兩相流；氣相和液相的量和物性隨特點(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。行程的增加而變化。使用方程：壓力降、相平衡、熱平衡方程使用方程：壓力降、相平衡、熱平衡方程 例如：例如：管內(nèi)氣液

5、兩相流壓力降確定的復(fù)雜性：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，它們之間有相對運(yùn)氣相和液相流速一般不相同，它們之間有相對運(yùn)動，會產(chǎn)生內(nèi)摩擦損失。動，會產(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。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，垂直管內(nèi)，液相在爐管內(nèi)連續(xù)不斷地上升和下降，會消耗能量而形成壓力降低。會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?xì)庖簝上嗔骺赡艹尸F(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。好的流型。必須有進(jìn)行流型判別的圖或

6、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。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。擴(kuò)徑和注汽。 分段和猜算。分段和猜算。 流型及其判別流型及其判別水平管流型水平管流型 隨著氣速增大，各種流隨著氣速增大，各種流型最后均發(fā)展為環(huán)型最后均發(fā)展為環(huán)-霧狀流霧狀流或單純霧狀流或單純霧狀流。垂直管流型垂直管流型水平管流型判別圖水平管流型判別圖L2/ 1L3/2L2/ 1gLGLX)(WW211B 2/1gLGY)(AW1 . 7B 垂直管內(nèi)氣液兩相流的流型判別圖垂直管內(nèi)氣液兩相流的流型判別圖i2mXgduG gLgYVVVG 爐管內(nèi)氣液兩相流的適宜流型爐管內(nèi)氣液兩相流的適宜流型 爐管

7、內(nèi)不允許出現(xiàn)液節(jié)流爐管內(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)狀流或分散氣泡流出現(xiàn)環(huán)狀流或分散氣泡流 其它流型均應(yīng)避免其它流型均應(yīng)避免 當(dāng)流型完全不符合要求時當(dāng)流型完全不符合要求時(流型靠近霧狀流流型靠近霧狀流的邊界時的邊界時)，可以縮小爐管直徑或加大注入的水，可以縮小爐管直徑或加大注入的水蒸氣量來獲得適宜的流型。蒸氣量來獲得適宜的流型。 壓力降計(jì)算壓力降計(jì)算方法：將兩相流當(dāng)作單相流計(jì)算方法：將兩相流當(dāng)作單相流計(jì)算ggLLmxx ggLLmxx AVVugLm Nd4

8、3600WuimFm 汽化段壓力降計(jì)算式為：汽化段壓力降計(jì)算式為：2udLP2mmief m2mief2GdLP 均均 相相 法法或或或或由能量平衡求出物料的焓差，再由能量平衡求出物料的焓差，再由焓差查出由焓差查出 。 Dukler法法方法：在大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過相似分方法：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。析法得出壓力降關(guān)聯(lián)式。 壓力降關(guān)聯(lián)式：壓力降關(guān)聯(lián)式：4gm2ggLm2LLim2mtpf10ExExd2LGP 相平衡計(jì)算相平衡計(jì)算 目的是計(jì)算汽化率目的是計(jì)算汽化率 ) t ,P( fe 熱平衡計(jì)算熱平衡計(jì)算 目的是計(jì)算管段入口處的溫度目的是計(jì)算管段入口處的

9、溫度 。1t1t 有相變時管內(nèi)壓力降計(jì)算步驟有相變時管內(nèi)壓力降計(jì)算步驟把汽化段爐管分成把汽化段爐管分成1米至幾米長的若干短小段米至幾米長的若干短小段從爐出口開始向入口側(cè)逐段反算從爐出口開始向入口側(cè)逐段反算流型判斷流型判斷若流型靠近霧狀流的邊界時，需縮小管徑（或減少管程數(shù)）若流型靠近霧狀流的邊界時，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，管段入口壓力由壓力降公式計(jì)算各管段的壓力降，管段入口壓力P1=P2+

10、 Pf 圖解試算法圖解試算法 把輻射室進(jìn)口到出口的整個管段分成加熱段把輻射室進(jìn)口到出口的整個管段分成加熱段（介質(zhì)全部為液態(tài)時的管段）和汽化段兩部分（介質(zhì)全部為液態(tài)時的管段）和汽化段兩部分 確定出汽化點(diǎn)確定出汽化點(diǎn) 計(jì)算汽化段爐管的當(dāng)量長度計(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，計(jì)算兩段各自的壓力降：加熱段為單相流動，管內(nèi)壓力降可由式管內(nèi)壓力降可由式 計(jì)算。汽化段壓力降則由計(jì)算。汽化段壓力降則由均相法計(jì)算均相法計(jì)算基本過程：基本過程：22 計(jì)算汽化段壓力降計(jì)

11、算汽化段壓力降 圖解試算法計(jì)算步驟圖解試算法計(jì)算步驟1 假定開始汽化時的壓力假定開始汽化時的壓力eP2 由介質(zhì)的相平衡曲線求出介質(zhì)開始汽化的溫度由介質(zhì)的相平衡曲線求出介質(zhì)開始汽化的溫度et3 計(jì)算汽化段爐管的當(dāng)量長度計(jì)算汽化段爐管的當(dāng)量長度RfoeoeLIIIIL 4 壓力校核壓力校核猜算過程猜算過程2udLP2mmief 若若 ，則計(jì)算正確，否則重新假設(shè)則計(jì)算正確，否則重新假設(shè) 。f2ePPP 計(jì)計(jì)算算假設(shè)假設(shè)計(jì)算計(jì)算eePP eP5 計(jì)算加熱段爐管的當(dāng)量長度和壓力降計(jì)算加熱段爐管的當(dāng)量長度和壓力降eReLLL RfoeoeLIIIIL RL輻射管的總當(dāng)量長度輻射管的總當(dāng)量長度i21iRdnLnd1NnNnLL oI介質(zhì)在爐出口處的平均焓介質(zhì)在爐出口處的平均焓eI介質(zhì)在汽化點(diǎn)處的焓介質(zhì)在汽化點(diǎn)處的焓fI 介質(zhì)在輻射室入口處的焓介質(zhì)在輻射室