In order to increase efficiency and increase the inter-repair runs of the coil of the gasoline pyrolysis furnace, the use of pipes with mixing elements is proposed. The advantages and disadvantages of the proposed solution are indicated
pyrolysis, tubular furnace, tube coil of the radiant chamber, turbulators
Известны различные методы интенсификации конвективного теплообмена. Принципиально их можно разделить две группы:
- активные методы интенсификации: механическое воздействие на поверхность теплообмена (вращение или вибрация поверхности, перемешивание жидкости и т.п.); воздействие на поток электрическим магнитным или акустическим полем, пульсациями давления: вдув или отсос рабочей среды через пористую поверхность и др.;
- пассивные методы, основанные на воздействии на поток формой поверхности теплообмена: применение вставных интенсификаторов (винтовых, локальных и пластинчатых закручивателей потока), различное оребрение поверхности теплообмена и др.
Для повышения эффективности работы и увеличения межремонтных пробегов трубчатой радиантно-конвекционной печи пиролиза бензина со змеевиками SRT-I, обозначенной в [1], предлагается использование пассивного метода, а именно дискретно-шероховатых поверхностей теплообмена, придающих потоку жидкости вращательно-поступательное движение.
Обычно к дискретно-шероховатым относят каналы и трубы с различного рода выступами на внутренней поверхности: трубы со спирально-винтовой проволочной вставкой (рисунок 1, а); винтовые одно- и многозаходные плавно очерченные выступы (рисунок 1, б), получаемые с помощью накатных роликов или дисков; поперечные, периодически расположенные, плавно очерченные выступы (рисунок 1, в), получаемые с помощью роликов или дисков; поперечные, периодически расположенные вставки прямоугольного и квадратного сечения (рисунок 1, г); каналы и трубы с внутренней резьбой.
а б в г
Рисунок 1 – Дискретно-шероховатые поверхности теплообмена
В качестве примера дискретно-шероховатых труб можно привести трубы со смешивающими элементами MERT (Mixing Element Radiant Tube) фирмы Kubota [1], которые изготавливаются методом центробежного литья, имеют на внутренней поверхности выступающие спиральные элементы (рисунок 2).
|
|
|
|
|
а |
б |
в |
Рисунок 2 – Варианты исполнения труб со смесительными элементами:
а – MERT; б – Slit-MERT; в – X-MERT
Турбулизация потока приводит к разрушению пристеночного слоя жидкости, что способствует повышению коэффициента теплопередачи и равномерному распределению температуры жидкости по живому сечению потока, замедлению процесса коксования, увеличению межремонтного пробега и срока службы змеевика [1].
Недостатком труб, изготовленных по технологии MERT, является увеличение гидравлического сопротивления змеевика. В некоторых случаях это обстоятельство ограничивает применение труб со смешивающими элементами. Поэтому были разработаны змеевики "Slit-MERT", в трубах которых используются прерывистые смешивающие элементы (рисунок 2, б). Их применение позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление при сохранении описанных преимуществ "MERT" в области теплопередачи. Также введена в промышленную эксплуатацию технология "X-MERT" (рисунок 2, в), которая позволяет снизить гидравлическое сопротивление змеевика еще на 10% по сравнению со "Slit-MERT" за счет оптимизации смешивающих элементов [2].
1. Scherbin, S.A. Variant rekonstrukcii trubchatoy radiantno-konvekcionnoy pechi piroliza benzina / S.A. Scherbin, V.A. Yurinskiy // Sbor-nik nauchnyh trudov AnGTU. – 2024. – № 21. – S. 181-184.
2. Materials & Steel Pipes Home. Industries. Products. Cracking Tubes. MERT – URL: https://www.kubota.com/products/materials/products/cracking_coil/mert.html (data obrascheniya: 20.02.2024).
