Определение теплофизических свойств пиролизного дистиллята

Identification of thermophysical properties of the pyrolysis distillate product
Цитировать:
Худайбердиев А.А., Исмаилов О.Ю., Худайбердиев А.А. Определение теплофизических свойств пиролизного дистиллята // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 7(88). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12105 (дата обращения: 06.07.2022).
Прочитать статью:
DOI - 10.32743/UniTech.2021.88.7.12105

 

АННОТАЦИЯ

Приведены основные результаты расчетно-экспериментального изучения тепло-емкости и коэффициента теплопроводности пиролизного дистиллята при температурах 20-250 оС. Установлено, что в указанном диапазоне температуры численное значение удельной теплоемкости пиролизного дистиллята линейно повышается от 1,822 до 2,855 кДж/(кг·К), а значения его коэффициента теплопроводности падает от 0,1778 до 0,1555 Вт/(м·К) по наклонной прямой. По результатам исследования предложена номограмма для определения удельной теплоемкости и коэффициента теплопроводности пиролизного дистиллята в указанном температурном диапазоне.

ABSTRACT

The main results of the computational and experimental study of the heat capacity and thermal conductivity coefficient of the pyrolysis distillate product at temperatures of 20-250 оС are presented. It is established that in the specified temperature range, the numerical value of the specific heat capacity of the pyrolysis distillate product increases linearly from 1,822 to 2,855 kJ/(kg * K), and the values of its thermal conductivity coefficient falls from 0.1778 to 0.155 W/(m·K) along an inclined straight line. Based on the research results, a nomogram is proposed for determining the specific heat capacity and thermal conductivity coefficient of the pyrolysis distillate product in the specified temperature range.

 

Ключевые слова: пиролизный дистиллят, нагревание, охлаждение, температура, плотность, теплофизические свойства, теплоемкость, теплопроводность, номограмма, гидроочистка, гидрирование, проектирование.

Keywords: pyrolysis distillate product; heating; cooling; temperature; density; thermal-physical properties; heat capacity; thermal conductivity; nomogram; hydraulic cleaning; hydrogenation; projecting.

 

Процессы тепловой подготовки углеводородного сырья, в частности пиролизного дистиллята, связаны с нагреванием или охлаждением материаль-ных потоков в различных технологических стадиях. Организация и ведение этих процессов, выполнение технологических расчетов и проектирование оборудования требуют всестороннего изучения тепловых свойств данного сырья [1]. Поэтому нами, расчетно-экспериментальным путём, определены предельные значения теплоемкости и коэффициента теплопроводности пиро-лизного дистиллята в температурном диапазоне 20÷250 оC [2,3], в соответствии с технологическим режимом его тепловой подготовки.

Расчет теплоемкости жидких углеводородов С (кДж/кг·К), в том числе и пиролизного дистиллята, можно определить по формуле [4-7]:

,                                    (1)

с учетом его температуры Т, относительной плотности  и химического состава.

Результаты расчетов теплоемкости пиролизного дистиллята по (1) при температурах 20÷250 оС представлены на рисунке 1.

Из рисунка 1 видно, что повышение температуры процесса от 20 до 250 оC приводит к линейному росту значения теплоемкости пиролизного дистиллята от 1,822 до 2,855 кДж/(кг·К).

 

Рисунок 1. Зависимость теплоемкости пиролизного дистиллята С от температуры t

 

Коэффициент теплопроводности пиролизного дистиллята λ (Вт/м.К)  зависит от его химического состава, фазового состояния, температуры и давле-ния в технологическом аппарате. С повышением температуры значения коэф-фициента теплопроводности большинства жидких нефтепродуктов, в том числе и пиролизного дистиллята, падает.

Для расчета значения коэффициента λ пиролизного дистиллята исполь-зована формула Крэга-Смита [8,9]:

λср = (156,6/ρ20)[1 - 0,00047(t + То)].                                       (2)

где ρ20 - плотность пиролизного дистиллята при температуре 20 °С; t - температура процесса, °С; То = 273,15 - абсолютная температура, К.

Результаты расчетов значений коэффициента λ пиролизного дистиллята по (2) при температурах 20÷250 оС отражены на рисунке 2.

 

Рисунок 2. Зависимость коэффициента теплопроводности пиролизного дистиллята λ от температуры t

 

Из рисунка 2 следует, что с повышением температуры процесса величина теплопроводности пиролизного дистиллята падает по наклонной прямой в пределах от 0,1778 до 0,1555 Вт/(м·К).

Результаты расчета показателей теплофизических свойств пиролизного дистиллята показали, что в диапазоне температур 20÷250 оС численное значе-ние его удельной теплоемкости находится в пределе 1,822÷2,855 кДж/(кг·К), а коэффициента его теплопроводности - от 0,1778 до 0,1555 Вт/(м·К). Выявлено, что рост температуры процесса в указанном диапазоне приводит к повышению теплоемкости пиролизного дистиллята в 1,56 раза и снижению его теплопроводности в 1,14 раза.

Как известно, номограммы широко применяются при решении многих прикладных задач химической технологии. Точность определения численных значений параметров по номограммам вполне достаточна для выполнения многих инженерных расчетов. Ценными свойствами номограмм являются их доступность, простота, наглядность и быстрота получения результатов [10]. С помощью номограмм также можно выявлять степень влияния одних пара-метров на другие, а также исследовать экстремальные свойства веществ, например, теплоносителей.

С этой целью нами построена номограмма для определения удельной теплоемкости С и коэффициента теплопроводности l пиролизного дистиллята в диапазоне температуры от 20 до 250 оС (рис. 3).

 

Рисунок 3. Номограмма для определения удельной теплоемкости С и коэффициента теплопроводности l пиролизного дистиллята при температурах 20¸250 оС

 

Методика пользования номограммой заключается в следующем. Из произвольной точки в левой шкале, соответствующей заданной температуре процесса t, проводят прямую линию через базовую точку z до пересечения ее с соответствующими шкалами теплопроводности и теплоемкости. Образован-ные точки на этих шкалах указывают на величину искомых значений коэффи-циента теплопроводности l и удельной теплоемкости С пиролизного дистил-лята при заданной температуре t. Например, при температуре пиролизного дистиллята t = 120 оС искомые значения показателей равняются: С = 2,33 кДж/(кг.К) и l = 0,153 Вт/(кг.К).

Таким образом, приведенные выше графические материалы по опреде-лению удельной теплоемкости и коэффициента теплопроводности пиролиз-ного дистиллята в диапазоне температуры 20¸250 оС могут быть использо-ваны при расчетах процессов гидроочистки пиролизного дистиллята и гидрирования промежуточных продуктов, проектировании технологического оборудования для получения из него стабильного моторного топлива, оперативном управлении технологическими процессами и в учебном процессе.

 

Список литературы:

  1. Худайбердиев Аб.А., Хурмаматов А.М. К расчету теплоёмкости угле-водородного сырья // Международный журнал: Химическая технология. Контроль и управление. - Ташкент, 2011. - № 4. - С. 32-35.
  2. Исмаилов О.Ю., Худайбердиев А.А., Худайбердиев Аб.А. Определе-ние теплофизических свойств пиролизного дистиллята при температурах 20-250 оС. - Журнал Нефти и газа Узбекистана. - Ташкент, 2019. - № 1. - С. 43-45.
  3. Худайбердиев А.А., Исмаилов О.Ю., Шарипов К.К., Раджибаев Д.П. Расчет теплоемкости пиролизного дистиллята // Актуальные проблемы очистки нефти и газа от примесей различными физико-химическими методами: Сборник трудов республиканской НПК. - Карши: Карши ДУ, 27 апреля 2019 г. - С.221-222.
  4. Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа. Учебное пособие для вузов. 2-е изд. - М.: Химия, 2001. - 568 с.
  5. Глаголева О.Ф., Капустин В.М., Гюльмисарян Т.Г. и др. Технология  переработки нефти. В 2-х частях. Часть I. Первичная переработка нефти / Под ред. О.Ф. Глаголевой и В.М. Капустина. - М.: Химия, КолосС, 2006. - 400 с.
  6. Рабинович Г.Г., Рябых П.М., Хохряков П.А. и др. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник / Под ред. Судакова Е.Н. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1979. - 568 с.
  7. Худайбердиев А.А. Интенсификация подогрева нефтяного сырья. Монография. - Ташкент: Navroz, 2019. - 213 с.
  8. Григорьев Б.А., Богатов Г.Ф., Герасимов А.А. Теплофизические свойства нефти, нефтепродуктов, газовых конденсатов и их фракций / Под общ. ред. проф. Б.А. Григорьева. - М.: Издательство МЭИ, 1999. - 372 с.
  9. Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтегазопереработки. - М.: Химия, 1980. - С. 254-263.
  10. Романков П.Г., Курочкина М. И. Расчетные диаграммы и номограммы по курсу «Процессы и аппараты химической промышленности». - Л.: Химия, 1985. - С. 4-7.
Информация об авторах

ст. преп. кафедры «Технологические машины и оборудование» Наманганского инженерно-технологического института МВиССО РУз., Узбекистан, г. Наманган

Senior Lecturer of “Technological Machines and Equipment” Chair, Namangan Engineering-Technological Institute, Ministry of Higher and Secondary Specialized Education of the Republic of Uzbekistan, Uzbekistan, Namangan

доктор философии (PhD), старший научный сотрудник лаборатории «Процессы и аппараты химической технологии» Институт общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан, Узбекистан, г. Ташкент

doctor of philosophy( PhD), senior researcher of the laboratory "Processes and devices of chemical technology» Institute of General and inorganic chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent

д-р техн. наук, главный научный сотрудник лаборатории «Процессы и аппараты химической технологии» Института общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан, Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of Technical Sciences, Chief Researcher of the Laboratory "Processes and Apparatuses of Chemical Technology" of the Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top