液体硫磺管道的等温输送.pdf
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1、液 体 硫 磺 管 道 的 等 输 送 周 松顺 ( 镇海炼化公司炼油二部浙江宁波 3 1 5 0 4 0) 目 皿 【 摘 要】 通过管道输送热平衡方程 ,推导出了实现等温输送的I临界总 传热系数由两部分组成,一是与摩擦热有关的K,另一个是与热补 偿量 有关的K。K 与流速的三次方成正比。提高流速有利于等温 输送过程的实现。通过控温输送 ,实现分段 热量补偿 ,有利于节能。 在 2 L段 内,分段 热补偿优 于补偿条件 下的 等温过程 。 【 关键词 】液硫管道热平衡方程等温输送临界条件分段热量补偿 液体硫磺运输 比较困难。一 是 因为其凝 固点高 。在常压下 , d 硫 ( 斜方晶体硫 )
2、 的熔点为 1 1 2 8 ,1 3一 硫 ( 单斜晶体硫 ) 的熔点 为 1 1 9 。二是因为其粘度随温度 有剧烈变化见图 1 。液体硫磺从一 个储存点移往另一个储存点或使 用场所 ,采用管道输送具有明显 的优点。一是管道输送成本低。二 是相对 比较安全 ,尤其是长距离 管线的埋地输送。本文根据热平 衡方程 ,分析 了液体硫磺输送管 道沿途的散热和热量补偿 ,得到 了液 体 硫磺 管 道 等 温输 送 的临界 条件 ,并对长输管道 的温控分段 热 量补偿 进行 了分析 。 1 液硫输送管道的热平衡方程 周松顺( 1 9 6 3一 ) 工程师,长期从事设备管理工作。 3 2 J 石 油 卸
3、化 工 设 备 00。 液 硫 输 送 管 道液 硫 流 中心 向 周围环境散热 ,使液硫与管壁 、管 壁与保温层及大气存在温差 ,即 径向温差。径向温差的存在 ,使在 管内形成径向对流 ,增加摩阻。液 硫沿管道流动过程中 ,不断将热 量散失到周围温度较低的介质 中, 因而使液硫 的温度不断降低 。形 成轴向温降。 ( 1 ) 设液硫出某一恒温装置的 温度为 T H,管道周围介质的温度 为T ,液硫流到某一处 x 的温度降 为T x ,在此后一段 d x内,单位时 间内 向外散失热量 为 K 1 T D d x( T x r r n ) 。经过 d x 段后,温度下降了 d T x 。在稳定传
4、热过程中, 不考虑摩 擦热损失 ,液硫放 出的热量为 : G C d T x 。d x 段内的热平衡方程为 1 : K竹D ( T 一T 0 )d x =一G C d T( 1 ) 式中: K:液硫到周围空气的总传热 系数 ,w( m 2 o K) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o mD:管道外径 ,i n G:液硫 的质 量流量 ,k g s C:液硫 的比热容 ,k J ( k g K ) 负号表示 d x 与 d T x 方 向相反 。 ( 2) 考虑水力摩阻的液硫管道 的热平 衡方 程 : K 1 T D ( T T o ) d x = 一G C d T+ G
5、 I d x I ( 2 ) 式 中 : I 为水力摩阻坡降 ,m m g为重 力加速 度 ( 3 )考虑管道外壁安装蒸 汽伴 热管 、蒸汽夹套、电伴热等的热平 衡方程 : K 1 T D ( T 一T 0 )d x =一GC d T + Gi g &+d x ( 3 ) 式 中 : 0:电伴 热等 的单位 长度发 热 量 ,W m 2 等温输送 从 式 ( 2) 、( 3)可以看 出 ,只 要水力摩阻转换成使液硫获得 的 热量等于液硫 向外散失 的热量 , 或补偿一定的热量,就可以达到 等温输送。等温输送 ,也就是输送 等温过程 ,即热平衡方程式 ( 1) 、 ( 2) 、( 3 )中 d
6、T f 4 ) 将式( 4 ) 代 人 式( 2 ) 、 式( 3 ) 得: K 1 f D ( T T o )d x = Gl g d x ( 5 ) K盯D ( T T O) d x = GI g d x + O d x( 6 ) T为等温值 ,也即管内液硫的 平均温 度 。 由式 ( 6)可得等温输送临界 总传热系数 : Gi g+Q G g K。 = 而 丽 + 豳 E重嘎 I JI S HU JI AO LI U 刀 f 一T o ) K ic r + K 0 c r 临界总传热系数越大 , 越容易实现等温输送 。 公式 中 : 1 7 2 f 7 1 正 比。 由式( 1 1)得
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