有相變時的壓降計算

有相變時的壓降計算1）汽化段爐管工藝計算的內(nèi)容汽化段爐管內(nèi)的流動屬于氣一液兩相流，并且，氣相和液相的量和物性隨行程的增加而變化，這種變化取決于油料的相平衡關(guān)系和汽化段滬管的吸熱量，因此，汽化段爐管流體力學(xué)計算應(yīng)與相平衡和熱平衡計算同時進(jìn)行。取一管段長△!_，其出口條件是壓力pl、溫度t1和汽化率el，入口條件是p2、t2和e2。傳入管段內(nèi)的熱量為Q，如圖6-2所示。一般情況下，出口條件p1、t1和el及傳入管段內(nèi)的熱量Q是已知的，計算所求的入口條件p2、t2、e2必須同時滿足相平衡、熱平衡和壓力平衡三者。水平管內(nèi)氣液兩相流的總壓降^p可分為兩部分，即由摩擦引起的壓降^pf和加速度（出入口處的流速不相等）引起的壓降A(chǔ)pke：在垂直管中，氣液混合向上流動時，除要產(chǎn)生摩擦壓降Zpf和加速度壓降A(chǔ)pke外，還由于位能的增加引起相應(yīng)的靜壓降如ApH。在單相流中，液體在向上流動中取得的位能和它克服靜壓頭而消耗的能量相等；而在氣液兩相流中，由于存在氣、液間的滑脫現(xiàn)象，將消耗一部分能量，故流體取得的位能總小于克服靜壓頭而失去的能量。Apf不計算這部分能量損失，而將這部分能量與位能合并成為靜壓降A(chǔ)pHo于是總壓降為：△p二如+勻臨+勻H(6-IS)就摩擦壓降的計算而言，氣液兩相流要比單相流復(fù)雜得多。這是因為對氣液兩相流沒有直接的類似于圖6-1的摩捺系數(shù)與雷諾數(shù)之間的關(guān)系圖表，并且，氣相和液相的流速一般是不相同的，它們之間存在著相對運(yùn)動，這會產(chǎn)生內(nèi)摩擦損失而使壓力降低。另外，由于液相滯留量的存在，使管內(nèi)實(shí)際流通截面積減小，也會使壓降增加。在垂直管內(nèi)，液相在爐管內(nèi)連續(xù)不斷地上升和下降，也會消耗能量而形成壓力降低。由此可見氣液兩相流壓降計算的復(fù)雜性。隨氣相流速和液相流速的不同，氣液兩相流可能呈現(xiàn)完全不同的流型。為了計算氣液兩相流的摩擦壓降，需要有劃分流型的圖或關(guān)聯(lián)式，從而建立起滯留量與壓降計算的關(guān)聯(lián)式。在靜壓降計算中除計算位能變化而引起的壓降外，還需計算由于滯留現(xiàn)象而使“實(shí)際”密度增加所引起的壓降。另外，為了避免油料局部過熱而裂解，也必須保證汽化段爐管內(nèi)具有良好的流型。在設(shè)計計算中，可以改變管徑，以保證流型符合要求。因此流型判別也應(yīng)是汽化段爐管計算的內(nèi)容。有些純加熱型管式爐對油料溫度要求比較嚴(yán)格。為了避免油料裂解而影響產(chǎn)品質(zhì)量，要求油料溫度不超過顯著裂解的溫度;而為了提高側(cè)線產(chǎn)品的收率，又要求油料出爐時具有足夠高的熱熔。要同時滿足這兩方面的要求，往往采取擴(kuò)徑和注汽的辦法。汽化段注人相當(dāng)數(shù)量的水蒸氣，可以降低油汽分壓，提高汽化率。由于汽化潛熱相當(dāng)大，所以提高汽化率可以使熱熔明顯增加而不必增加油料溫度。擴(kuò)大爐管直徑，可以減少汽化段壓降，使油料在較低的溫度和壓力下開始汽化，同時，在相同溫度下，由于壓力降低，汽化率可以提高。當(dāng)管內(nèi)計算流速接近臨界流速時，更應(yīng)該擴(kuò)大管徑，以避免壓降急劇增加。因此，汽化段爐管設(shè)計計算中，應(yīng)進(jìn)行臨界流速計算，以便及時擴(kuò)大管徑，降低流速。但在擴(kuò)徑管的始端.流速驟然降低后容易出現(xiàn)不理想的流型，應(yīng)進(jìn)行流型判別計算，以避免管徑擴(kuò)大得太多。由于壓力降計算以每一微小管段出、入口平均條件下的物性參數(shù)為準(zhǔn)進(jìn)行，必須反復(fù)猜算才能求得正確的結(jié)果力降推薦的計算方法是還必須避免物性參數(shù)非線性變化帶來的誤差，因此對汽