Нефть ва газни қайта ишлаш жараёнлари ва ускуналари Ўзбекистон Республикаси Олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги олий ўқув юртлари бакалавриатининг «Нефть ва нефть-газни қайта ишлаш технологияси»

9.7. ҚУВУРЛИ ЗМЕЕВИКНИ ГИДРАВЛИК ҲИСОБЛАШ

Қувурли печнинг бир меъёрда ишлаши змеевик қувурларидаги хом ашё оқимининг тезлиги билан белгиланади. Оқим тезлиги катта бўлганда қувурлар деворидан иситилаётган хом ашёга иссиқлик бериш коэффициенти кўпаяди, кокс ҳосил бўлиш ҳамда қаттиқ заррачаларнинг чўкиши камаяди. Шу билан биргаликда, хом ашё оқими тезлигининг ортиши билан змеевикнинг гидравлик қаршилиги кўпаяди, оқибат натижада хом ашёни узатиш учун юқори қувватли насос ишлатишга эҳтиёж пайдо бўлади. Одатда суюқ хом ашёнинг печдаги қувурларга киришдаги тезлиги 1-3 м/с ни ташкил этади.
Хом ашёнинг қувурли печдан чиқаётган пайтдаги ҳолатига кўра, печлар уч турга бўлинади: 1) хом ашё оқими бир фазали бўлган печлар; 2) хом ашё оқими икки фазали бўлган печлар; 3) хом ашё оқими ўзгарувчан таркибли бўлган печлар. Қувурли печларни ҳисоблаш, уларни юқоридаги турларнинг қайси бири билан боғлиқлиги инобатга олинган ҳолатда, олиб борилади.
Суюқ хом ашёнинг бир фазали оқими қўлланилганда, иситиш пайтида хом ашё зичлигининг камайиши туфайли, унинг печь змеевигидаги тезлиги жуда кам (тахминан 10-20 %) ўзгаради. Газ ва суюқликларни (яъни икки фазали оқимни) иситишга мўлжалланган печларда, змеевик қувурларининг узунлиги бўйича босимнинг камайиши натижасида, хом ашё тезлигининг ўзгариши юз беради, натижада печдан чиқиш пайтида ҳажмий сарф кўпаяди. Бундай печларни ҳисоблашда гидравликанинг маълум тенгламаларидан фойдаланилади.
Хом ашё қисман ёки тўла буғланадиган печларда, унинг змеевикдаги тезлиги жиддий равишда ўзгаради. Бунда змеевикнинг гидравлик қаршилиги, бир фазали оқимдагига нисбатан, жуда тез ўзгаради. Шу сабабдан қувурли печь змеевигининг қаршилиги махсус услуб асосида ҳисоб-китоб қилинади.
Печь змеевиги шартли равишда иситиш ва буғланиш қисмларига бўлинади. Биринчи қисм доирасида, қувур узунлигига мутаносиб равишда, хом ашё ҳарорати t ва змеевик қаршилиги ΔР ортиб боради. Бу ерда хом ашё суюқ ҳолатда бўлади. Биринчи қисмнинг охирида хом ашёнинг буғланиши бошланади ва буғ-суюқлик аралашмасининг ҳажми сезиларли даражада кўпаяди, унинг зичлиги эса камаяди. Оқибат натижада хом ашёнинг ҳаракат тезлиги жуда кучайиб кетади ва қаршиликнинг ўсиши жадаллашади. Хом ашёнинг ҳаракати пайтида унинг ҳарорати кўпайиб боради, босимнинг қиймати камаяди, ҳайдалган маҳсулотнинг улуши эса тез кўпайиб боради.
Хом ашё ҳароратининг ўзига хос даражада ўзгаришини қуйидагича тушунтириш мумкин. Биринчи қисм доирасида хом ашё буғланмасдан қизийди, шу сабабдан унинг ҳарорати бир хил меъёрда ортиб боради. Печнинг қувурларида хом ашёнинг буғланиши бошлангандан сўнг, берилган иссиқликнинг бир қисми хом ашё ҳароратини оширишга сарф бўлгандан ташқари, унинг буғланиши учун ҳам сарфланади. Бундай ҳолатда хом ашёнинг печдан чиқишдаги ҳарорати қувурнинг буғланиш қисмидаги ўртача ҳароратдан ҳам паст бўлиши мумкин. Змеевикнинг ўрта кесимларида ҳароратнинг ҳаддан ташқари ортиб кетиши хом ашёнинг қисман парчаланиб, қувурлар деворларида кокснинг тўпланиб қолишига сабабчи бўлади.
Хом ашё қисман ва тўла буғланган шароитларда змеевикнинг гидравлик қаршилигини аниқлаш учун Б.Д. Бакланов томонидан қуйидаги тенглама таклиф этилган:
, (9.23)
бу ерда P_б, P₀ – буғланиш қисмининг боши ва охиридаги абсолют босим, Па; L_б – буғланиш қисмининг узунлиги, м; А ва В – коэффициентлар, уларнинг қийматлари қуйидаги тенгламалар орқали топилади:
; ,
бу ерда λ – гидравлик қаршилик коэффициенти, λ = 0,018-0,024; G_с – битта оқим учун суюқ хом ашё сарфи, кг/с; ρ_с – иккинчи қисмнинг ўртача ҳарорати бўйича олинган суюқлик зичлиги, кг/м³; ρ_б – босим 9,81 Па бўлгандаги буғларнинг ўртача зичлиги, кг/м³; d – змеевик қувурларининг ички диаметри, м; е₂ – буғланиш қисмининг охирида хом ашёнинг ҳайдаланган массавий улуши.
Буғнинг ўртача зичлиги ρ_б қуйидаги тенглама ёрдамида аниқланади:
, (9.24)
бу ерда Т_б ва Т₀ – буғланиш қисмининг боши ва охирида буғланаётган фракцияларнинг қайнаш ҳароратлари, К; М_б ва М₀ – юқоридаги фракцияларнинг молекуляр массалари.
Я.Г. Сорокиннинг тадкиқотларидан маълум бўлдики, нефть ва ярим мазутни қиздириш пайтида 1/ρ_б≈3500, мазутни қиздиришда эса 1/ρ_б≈2000.
Змеевик буғланиш қисмининг узунлигини аниқлаш учун қуйидаги тенглама таклиф этилган:
, (9.25)
бу ерда – ўз навбатида хом ашёнинг печдан чиқишдаги, буғланиш қисмининг бошланишидаги ва радиант қувурларга киришдаги энтальпиялари; L_p..э – радиант қувурларининг эквивалент узунлиги:
L_p.э = L_ҳ + L_қ.э , (9.26)
бу ерда L_ҳ – радиант қувурларининг ҳақиқий узунлиги, L_қ.э – печдаги қўш қувурларни бирлаштирувчининг эквивалент узунлиги.
Печдаги битта қўш қувурларни бирлаштирувчининг эквивалент узунлиги қуйидаги қийматларга тенг бўлади: оқимнинг бир меъёрда бурилишида 30d, оқимнинг тез бурилишида (50÷60)d; оқимнинг тез бурилиши ва торайиши пайтида 100d.