Transfer de Căldură

INTRODUCERE

Industria chimică, cu ramura să principală privind tehnologia petrolului şi petrochimie,a cunoscut o dezvoltare impetuoasă. În România, industria chimică va fi orientată mai hotărât spre valorificarea superioară a materiilor prime şi energiei, menţinându-se cantitatea de ţiţei supusă prelucrării la nivelul anului 1980, se va ridica substanţial gradul de chimizare a petrolului. Aceasta implică o preocupare susţinută pentru înlocuirea tehnologiilor învechite, perfecţionarea agregatelor şi instalaţiilor, introducerea unor procedee tehnologice cât mai economice din punct de vedere energetic, astfel încât să se asigure diminuarea în continuare a consumurilor specifice.

În cadrul instalaţiilor din rafinării şi combinate petrochimice, utilajele de transfer de căldură au o pondere deosebită. Tipuri de schimbătoare de căldură sunt foarte numeroase şi pot fi clasificate din mai multe puncte de vedere, dintre care trei sunt mai importante:

Clasificarea după procesul principal de transfer de căldură:

• Preîncălzitoare

• Răcitoare

• Condensatoare

• Răcitoare-condensatoare

• Refierbătoare

• Vaporizatoare

• Cristalizatoare

• Recuperatoare

• Regeneratoare ( schimbătoare de căldură propriu-zise)

• Etc.

Clasificarea după modul de contactare al fluidelor:

• Schimbătoare de căldură de suprafaţă se caracterizează prin faptul că cele două fluide care schimbă căldură între ele sunt separate prin pereţi metalici, în majoritatea cazurilor cilindrici ( tuburi ).

• Schimbătoare de căldură prin contact direct nu conţin pereţi despărţitori între fluide şi cum fluidele vin în contact nemijlocit, transferul de căldură este însoţit şi de un proces de transfer de masă.

• Schimbătoare de căldură cu fliud intermediar staţionar se caracterizează prin faptul că transferul de căldură de la fluidul cald către fluidul rece, care sunt în curgere continuă prin schimbător, este mijlocit de un fluid intermediar staţionat în aparat.

Clasificarea după tipul constructiv al aparatului :

• Schimbătoare de căldură cu fascicul tubular în manta sunt cele mai utilizate.

• Schimbătoare ,,tub în tub’’

• Răcitoarele şi condensatoarele cu serpentină scufundată

• Răcitoarele şi condensatoarele cu serpentină stropită

• Schimbătoarele de căldură cu plăci

• Răcitoarele şi condensatoarele cu aer

• Răcitoarele şi condensatoarele prin contact direct

În cadrul acestui proiect voi prezenta dimensionare tehnologică a unui refierbător orizontal cu spaţiu de vapori.

Refierbătoarele sunt aparate de schimb de caldură cu fascicul tubular, prin care se realizează aportul de căldură la baza unor coloane de fracţionare. Aportul de căldură duce la vaporizarea parţială a lichidului de la baza coloanei,dar cum acest lichid este obişnuit un amestec, şi la o uşoara creştere a temperaturii. Căldura necesară se obţine prin condensare de abur, prin răcirea unei fracţiuni petroliere calde etc. În cazul unor sarcini termice foarte mari sau al unor temperaturi de vaporizare mari, aportul de căldură la baza coloanei se realizează printr-un cuptor refierbător, la care se consumă combustibil.

Refierbătoarele tip schimbător de căldură sunt de multe tipuri constructive şi funcţionale: refierbător termosifon vertical cu recirculare, refierbător termosifon orizontal fără recirculare, refierbător interior orizontal, refierbător cu spaţiu de vapori.

Refierbător cu spaţiu de vapori lucrează fără recirculare şi se caracterizează prin faptul că separarea fazelor se face în refierbător şi nu în coloana. Mantaua refierbătorului conţine în partea inferioară un fascicul de tuburi, care ocupă o inălţime mai mică decât diametrul mantalei. Tuburile sunt susţinute obişnuit prin plăci suport in forma de sfert de cerc.

Placa deversoare,care etanşează pe manta şi care are o inălţime ce depăseşte cu aproximativ 5 cm înălţimea fasciculului, delimitează camera lichidului care se evacuează din refierbător (produsul de baza al coloanei), prin intermediul unui regulator de nivel. Diferenţa între cele doua nivele de lichid din refierbător se fixează la aproximativ 10...15 cm.

Refierbătoarele cu spatiu de vapori sunt constructiv mai complicate si nu lucrează cu presiuni prea ridicate.

Vaporizarea parţială lichidului se realizează în mantaua refierbătorului. Debitul de lichid care alimentează refierbătorul este singură dată prin refierbător. Circulaţia prin refierbător se realizează prin termosifonare şi numai în caz excepţional, la lichid foarte vâscoase se introduce o pompă care împinge lichidul din baza coloanei în refierbător.

Nivelui de lichid fixat de deversor trebuie să se afle cu 20...30 cm deasupra părţii inferioare a coloanei. Nivelui de lichid din coloană se autoreglează, astfel încât se se asigure echilibrul diferenţelor de presiune.