RS65367B1

RS65367B1 - Cev i uređaj za termičko razlaganje ugljovodonika

Info

Publication number: RS65367B1
Application number: RS20240399A
Authority: RS
Inventors: Steffen Alexander Heyland; Dietlinde Jakobi; Jörg Dietmar Weigandt
Original assignee: Schmidt Clemens Gmbh Co Kg
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2017-04-07
Publication date: 2024-04-30
Also published as: ES2975159T3; DK3384981T3; EP3384981A1; FI3384981T3; EA036486B1; PL3384981T3; HRP20240468T1; PT3384981T; EA201992399A1; LT3384981T; EP3384981B1; HUE066462T2; SI3384981T1

Description

Opis

[0001] Pronalazak se odnosi na cev za termičko razlaganje ugljovodonika u prisustvu pare, kod koga se radna smeša vodi kroz cevi koje se zagrevaju sa spoljašnje strane. Dalje se pronalazak odnosi na uređaj za termičko razlaganje ugljovodonika.

[0002] Za visokotemperatursku pirolizu ugljovodonika (derivata nafte) dokazale su se cevne peći, kod kojih se smeša ugljovodonika/vodene pare vodi na temperaturama preko 750 °C kroz redove napravljene od pojedinačnih ili meandrirajućih cevi (cevne zmije za krekovanje) od toplotno postojane legure nikla-hroma-gvožđa sa visokom postojanosti protiv oksidacije, odnosno protiv stvaranja ljuski i sa visokom postojanosti protiv karburizacije. Cevne zmije se sastoje od pravih cevnih sekcija koje se pružaju vertikalno ili horizontalno, koje su međusobno povezane pomoću cevnih lukova u obliku slova U ili su postavljene međusobno paralelno. One se obično zagrevaju pomoću gorionika na bočnim zidovima i/ili takođe pomoću gorionika na tlu i zbog toga poseduju takozvanu sunčanu stranu, koja je okrenuta prema gorionicima, kao i takozvanu hladovitu stranu, koja je okrenuta u odnosu na nju za 90°, to jest koja se pruža u smeru redova cevi. Pri tome su prosečne temperature zidova cevi (TMT) u nekim slučajevima iznad 1000 °C.

[0003] Radni vek cevi za krekovanje veoma jako zavisi od postojanosti protiv puzanja i postojanosti protiv karburizacije, kao i od brzine koksovanja radnog materijala cevi. Za brzinu koksovanja, to jest za rast sloja naslaga ugljenika (pirolitički koks) na unutrašnjem zidu cevi, pored vrste upotrebljenog ugljovodonika, od esencijalnog značaja su temperatura gasa za krekovanje u oblasti unutrašnjeg zida i takozvani intenzitet krekovanja, iza koga se nalazi uticaj pritiska u sistemu i vreme zadržavanja u sistemu cevi na prinos etilena. Intenzitet krekovanja se određuje na osnovu prosečne izlazne temperature gasa za krekovanje (npr.850 °C). Što je temperatura gasa u blizini unutrašnjeg zida cevi viša od ove temperature, to brže raste sloj pirolitičkog koksa, čije izolaciono dejstvo izaziva dalji porast temperature zida cevi. Mada legura nikla-hroma-gvožđa koja dolazi u obzir za primenu kao radni materijal cevi sa 0,4% ugljenika preko 25% hroma i preko 20% nikla, na primer, 35% hroma, 45% nikla i opciono 1% niobijuma, ima visoku postojanost protiv karburizacije, ugljenik vrši difuziju na mestima defekata u oksidnom sloju u zidu cevi i tamo dovodi do značajne karburizacije, koja može dovesti do sadržaja ugljenika od 1% do 3% u dubini zida od 0,5 mm do 3 mm. Sa time je povezana značajna krtost radnog materijala cevi uz opasnost od formiranja pukotina u slučaju promenljivog termičkog opterećenja, a naročito pri paljenju i gašenju peći.

[0004] Da bi se razgradile naslage ugljenika (koksovane) na unutrašnjem zidu cevi neophodno je da se proces krekovanja prekine sa vremena na vreme i da se pirolitički koks spali pomoću smeše pare/vazduha. Ovo zahteva prekid procesa do 36 sati i zato značajno utiče na ekonomičnost procesa.

[0005] Iz britanskog patentnog spisa 969 796 i objavljene evropske prijave patenta 1136 541 A1 takođe je poznato korišćenje cevi za krekovanje sa unutrašnjim rebrima. Iako takva unutrašnja rebra obezbeđuju za više procenata, na primer, oko 10% veću unutrašnju površinu i, sledstveno tome, bolji prenos toplote: one takođe imaju nedostatak u vidu povećanog gubitka pritiska zbog trenja na povećanim unutrašnjim površinama cevi u poređenju sa glatkim cevima. Veći gubitak pritiska uslovljava veći pritisak u sistemu, zbog čega se nužno menja vreme zadržavanja i pogoršava se prinos. Pored toga, poznati radni materijali cevi sa visokim sadržajem ugljenika i hroma ne mogu se više profilisati putem oblikovanja na hladno, na primer, izvlačenjem na hladno. Oni imaju nedostatak zbog toga što se njihova deformabilnost jako smanjuje sa porastom njihove temperaturske postojanosti. Ovo je dovelo do toga da je za neophodne visoke temperature zidova cevi, na primer, do 1050 °C, koje su poželjne sa stanovišta prinosa etilena, potrebna primena centrifugalno livenih cevi. Međutim, pošto se mogu proizvesti centrifugalno livene cevi samo sa cilindričnim zidovima, da bi se proizvele unutrašnje cevi potreban je poseban postupak oblikovanja, na primer, elektrolitička ablativna obrada ili proces zavarivanja radi obezbeđivanja oblika.

[0006] Konačno, iz US patentnog spisa 5950 718 takođe je poznat ceo spektar uglova nagiba i takođe rastojanja između unutrašnjih rebara, ali ipak stanje rebara nije bilo uzeto u obzir.

[0007] Iz EP 1 525 289 B9 je poznata orebrena cev za termičko razlaganje ugljovodonika, koja ima nagnuta unutrašnja rebra koja se pružaju zavojno u odnosu na osu cevi.

[0008] Iz WO 2010/043375 A1 je poznata legura nikla-hroma-gvožđa sa visokom postojanosti protiv oksidacije i karburizacije, vremenskom postojanosti i otpornosti na puzanje od 0,4% do 0,6% ugljenika, 28% do 33% hroma, 15% do 25% gvožđa, 2% do 6% aluminijuma, do 2% silicijuma, do 2% mangana, do 1,5% niobijuma, do 1,5% tantala, do 1,0% volframa, do 1,0% titanijuma, do 1,0% cirkonijuma, do 0,5% itrijuma, do 0,5% cerijuma, do 0,5% molibdena, do 0,1% azota, te ostatka nikla koji sadrži nečistoće iz procesa topljenja.

[0009] Polazeći od ove osnove cilj pronalaska je da poboljša ekonomičnost termičkog razlaganja ugljovodonika u cevnim pećima sa cevima koje se zagrevaju sa spoljašnje strane.

[0010] Ovaj cilj je ostvaren pomoću predmeta zahteva 1, 2, 9 i 10. Poželjni primeri izvođenja su navedeni u zavisnim zahtevima i opisu koji sledi ovde u nastavku.

[0011] Bilo je utvrđeno da kod cevi sa karakteristikama prema uvodnom delu zahteva 1 postoji relacija između karakteristika koje odlikuju cev, odnosno

• broja NTžljebova koji su napravljeni u unutrašnjoj površini cevi i pružaju se zavojno oko uzdužne ose duž unutrašnje površine,

• prečnika unutrašnje površine u kojoj su napravljeni žljebovi, u poprečnom preseku upravno na uzdužnu osu,

• poluprečnika r2osnove žljeba žljebova koji u poprečnom preseku upravno na uzdužnu osu u svojoj osnovi žljeba u svakom slučaju imaju oblik kružnog luka i

• dubine žljeba TT žljebova, koja u poprečnom prečniku upravnom na uzdužnu osu u svakom slučaju odgovara najmanjem rastojanju između kružnice prečnika Di, na kojoj leži unutrašnja površina i čiji centar leži na uzdužnoj osi, i najudaljenije tačke osnove žljeba od uzdužne ose,

čijim uzimanjem u obzir može da se poboljša ekonomičnost termičkog razlaganja ugljovodonika u cevnim pećima sa cevima koje se zagrevaju sa spoljašnje strane.

[0012] Naime, bilo je utvrđeno da se može razviti karakteristična vrednost koja je bazirana na razmatranjima prenosa toplote, a koja može biti izračunata na dva različita načina, koji u svakom slučaju zavise samo od gore opisanih karakteristika koje odlikuju cev.

[0013] Posle prvog razmatranja prenosa toplote, ova karakteristična vrednost se može izraziti kao

sa konstantama P1, P2 i P3 kao i brojnom vrednosti |Dekv| ekvivalentnog prečnika Dekvkoji zavisi od unutrašnjeg prečnika Di izmerenog u mm.

[0014] Dobri rezultati se ostvaruju ukoliko se kao konstanta P1 izabere broj iz zadate oblasti od -0,2 do -0,3. U jednom poželjnom primeru izvođenja konstanta P1 se bira iz oblasti od -0,25 do -0,295, a naročito poželjno iz oblasti od -0,287 do -0,2655. Naročito poželjno konstanta P1 je jednaka -0,287 ili -0,2655.

[0015] Dobri rezultati se ostvaruju ukoliko se kao konstanta P2 izabere broj iz zadate oblasti od 310 do 315. U jednom poželjnom primeru izvođenja konstanta P2 se bira iz oblasti od 310 do 312, a naročito poželjno iz oblasti od 310,42 do 311,31. Naročito poželjno konstanta P2 je jednaka 310,42 ili 311,31.

[0016] Dobri rezultati se ostvaruju ukoliko se kao konstanta P3 izabere broj iz zadate oblasti od 200 do 1500. U jednom poželjnom primeru izvođenja konstanta P3 se bira iz oblasti od 230 do 1400, a naročito poželjno iz oblasti od 261,21 do 1076. Naročito poželjno konstanta P3 je jednaka 261,21 ili 1076.

[0017] Karakteristična vrednost koja je upotrebljena za projektovanje cevi prema pronalasku izražena je u gore navedenoj relaciji u zavisnosti brojne vrednosti |Dekv| ekvivalentnog prečnika Dekvkoji zavisi od unutrašnjeg prečnika Di izmerenog u mm. U ovom kontekstu i u drugim prilozima pod pojmom "brojna vrednost" se podrazumeva bezdimenzioni broj vrednosti fizičke veličine koja je sačinjena od brojne vrednosti i merne jedinice. Fizička veličina je svojstvo fizičkog objekta, procesa ili stanja koje se može kvantitativno odrediti. Njena vrednost (veličina vrednosti) dobija se kao proizvod brojne vrednosti (izmerenog broja) i merne jedinice. Pošto su relacije prema pronalasku koje su upotrebljene za projektovanje cevi bezdimenzione, onda se za fizičke veličine koristi brojna vrednost. Da bi se ovo objasnilo, u opisu i patentnim zahtevima brojna vrednost veličine se predstavlja korišćenjem nomenklature koja se inače često koristi za predstavljanje iznosa, na primer, kao |Dekv|. Predstavljanje promenljive između dve horizontalne linije, kao što je, na primer, |Dekv|, u kontekstu ovog opisa i patentnih zahteva se smatra za predstavljanje brojne vrednosti veličine koja je izražena pomoću promenljive (vrednosti veličine) neke fizičke veličine. Brojna vrednost |Di| prečnika Di izmerenog u mm od 70 mm je, na primer, broj 70.

[0018] Karakteristična vrednost koja se upotrebljava za projektovanje cevi prema pronalasku u gore navedenoj relaciji izražena je u zavisnosti od brojne vrednosti |Dekv| ekvivalentnog prečnika Dekvkoji zavisi od unutrašnjeg prečnika Di izmerenog u mm. Pri tome je ekvivalentni prečnik prečnik unutrašnje površine koji bi imala glatka cev koja nije opremljena žljebovima, a čija protočna površina odgovara protočnoj površini cevi prema pronalasku. Pod protočnom površinom se podrazumeva slobodna površina unutar cevi u poprečnom preseku upravno na uzdužnu osu. Pokazalo se da se razmatranja u vezi prenosa toplote često mogu jednostavnije izvesti na glatkoj cevi. Pored toga, pokazalo se da su korisnici cevi prema pronalasku u svojim uređajima za termičko razlaganje ugljovodonika u prisustvu pare, kod kojih se radna smeša vodi kroz cevi koje se zagrevaju sa spoljašnje strane, u prošlosti često radili sa glatkim cevima. Zbog toga je za prelazak na cevi prema pronalasku lakše ukoliko se može napraviti poređenje sa protočnom površinom odgovarajuće glatke cevi.

[0019] Ekvivalentni prečnik Dekvse dobija iz relacije Dekv= 2 rekvza poluprečnik unutrašnje površine koji bi imala glatka cev koja nije opremljena sa žljebovima, čija protočna površina odgovara protočnoj površini cevi prema pronalasku. Ako se protočna površina Aekvglatke cevi (Aekv= π (rekv)<2>) izjednači sa protočnom površinom cevi prema pronalasku, onda se protočna površina Aekvglatke cevi može izraziti, kao što sledi, pomoću karakteristika koje odlikuju cev (upotrebljeni simboli se odnose na nomenklaturu, kao što je, na primer, takođe objašnjeno na slici 5):

[0020] Protočna površina cevi prema pronalasku koja je izjednačena sa protočnom površinom Aekvglatke cevi sačinjena je od protočne površine A1koja je ograničena unutrašnjom površinom u kojoj su napravljeni žljebovi, a koja se može lako odrediti na osnovu poluprečnika unutrašnje površine pomoću A1= π r1<2>, i dodatnih površina koje su opremljene brojem od NTžljebova sa njihovim odgovarajućim protočnim površinama AT.

[0021] Posle rešavanja gore navedene relacije, protočna površina cevi prema pronalasku, koja je izjednačena sa protočnom površinom Aekvglatke cevi, može se izraziti, kao što sledi, pomoću karakteristika koje odlikuju cev (u nastavku se takođe vrši poziv na Formulu (1)):

[0022] Posle drugog razmatranja prenosa toplote može se ova karakteristična vrednost izraziti kao

ili uz uzimanje u obzir sledećih unakrsnih veza

u zavisnosti od brojne vrednosti |Dekv| ekvivalentnog prečnika Dekvkoji zavisi od unutrašnjeg prečnika Di izmerenog u mm, broja NTžljebova i brojne vrednosti |TT| dubine žljeba TT žljebova izmerene u mm, kao i gustine žljebova VD, koja opisuje odnos žljebova NTcevi u odnosu na referentni broj Nrefžljebova koji mogu biti maksimalno napravljeni na unutrašnjoj površini cevi sa istim ekvivalentnim prečnikom Dekvsa dubinom žljeba TT = 1,3 mm u procentima. Pri tome su konstante definisane kao što sledi:

C1 = 1946,066

C2 = 302,378

C3 = -2,178

C4 = 266,002

C5 = 1,954

C6 = 50,495

C7 = -2,004

C8 = 79,732

C9 = -1,041

C10 = 0,04631

C11 = -0,26550

[0023] Bilo je utvrđeno da ukoliko se izjednače ove dve metode izračunavanja karakteristične vrednosti, onda relacija

ili uz uzimanje u obzir sledećih unakrsnih veza, onda relacija

kao opis relacije međusobnog odnosa karakteristika koje odlikuju cev, a koju odlikuje to što poboljšava ekonomičnost termičkog razlaganja ugljovodonika u cevnoj peći sa cevima koje se zagrevaju sa spoljašnje strane. Konkretno, na cev treba da se primene karakteristike koje odlikuju cev, odnosno

• broj NTžljebova koji su napravljeni u unutrašnjoj površini cevi i pružaju se zavojno oko uzdužne ose duž unutrašnje površine,

• prečnik unutrašnje površine u kojoj su napravljeni žljebovi, u poprečnom preseku upravno na uzdužnu osu,

• poluprečnik r2osnove žljeba žljebova koji u poprečnom preseku upravno na uzdužnu osu u svojoj osnovi žljeba u svakom slučaju imaju oblik kružnog luka i

• dubina žljeba TT žljebova, koja u poprečnom prečniku upravnom na uzdužnu osu u svakom slučaju odgovara najmanjem rastojanju između kružnice prečnika Di, na kojoj leži unutrašnja površina i čiji centar leži na uzdužnoj osi, i najudaljenije tačke osnove žljeba od uzdužne ose,

mogu se odrediti pomoću jednostavnih iteracija na bazi ove relacije. Svako uparivanje ove četiri karakteristike koje odlikuju cev, a koje zadovoljavaju ovu relaciju, predstavlja cev koja poboljšava ekonomičnost termičkog razlaganja ugljovodonika u cevnoj peći sa cevima koje se zagrevaju sa spoljašnje strane.

[0024] U praksi se ispostavlja da se napor za izvođenje iteracije u praksi čak još više smanjuje. Tako specifikacije za pojedine od četiri karakteristike koje odlikuju cev proizilaze iz ograničenja vezanih za krutost ili proizvodnju ili takođe iz činjenice da cev mora biti izvedena sa određenom protočnom površinom.

[0025] Maksimalna moguća težina pojedinačne cevi, koja proizilazi iz postrojenja u kome će se ta cev koristiti, može odrediti ograničenje maksimalne debljine zida cevi, što dalje određuje ograničenje maksimalne reprezentativne dubine žljeba TT sa tačke gledišta krutosti. Ograničenja debljine zida (a time i maksimalne reprezentativne dubine žljeba) mogu se odrediti takođe na osnovu drugih aspekata, na primer, na osnovu prenosa toplote koji treba da bude ostvaren.

[0026] Razmatranja u vezi krutosti takođe mogu odrediti gornju granicu za broj NTžljebova koji su napravljeni u unutrašnjoj površini cevi i pružaju se zavojno oko uzdužne ose duž unutrašnje površine u kombinaciji sa dubinom žljeba TT. Ukoliko se napravi suviše mnogo, suviše dubokih žljebova onda krutost cevi može biti jako smanjena.

[0027] Takođe, na osnovu sklonosti cevi da vrše koksovanje pri termičkom razlaganju ugljovodonika u prisustvu pare, kod koga se radna smeša vodi kroz cevi koje se zagrevaju sa spoljašnje strane, mogu se takođe odrediti granice za poluprečnik r2kružnog luka osnove žljeba u kombinaciji sa dubinom žljeba TT.

[0028] Dalje, ograničenja proizilaze iz aspekata proizvodnje, na primer, u vezi poluprečnika r2kružnog luka osnove žljeba u kombinaciji sa dubinom žljeba TT. Žljebovi se mogu praviti, na primer, postupkom bušenja dubokih otvora, na primer, na način koji je opisan u još uvek neobjavljenoj nemačkoj prijavi patenta sa brojem prijave 10 2016 012 907.7 istog ovog podnosioca. Pri tome za pravljenje žljebova se mogu koristiti izmenljive rezne pločice. Ove izmenljive rezne pločice se mogu nabaviti u definisanim veličinama. Ukoliko se – što je preporučljivo iz razloga ekonomičnosti – iskoriste već raspoložive izmenljive rezne pločice i izbegne – isto tako zamisliva – mogućnost da se moraju napraviti specifične izmenljive rezne pločice za proizvodnju konkretne cevi, tada se takođe na osnovu ovoga dobijaju specifikacije za poluprečnik r2kružnog luka osnove žljeba u kombinaciji sa dubinom žljeba TT. Takođe može proizaći da se cev sa prvim brojem žljebova može proizvesti brže i znatno jeftinije nego cev sa drugim, u odnosu na prvi broj, većim brojem žljebova, tako da iz ovoga proizilazi ograničenje u pogledu broja žljebova koji treba da budu napravljeni.

[0029] Takođe se mogu odrediti ograničenja na osnovu toga što je za cev neophodan određeni protok radne smeše i, shodno tome, minimalna protočna površina cevi.

[0030] Ovo će rezultovati time da će pre izvođenja iteracije već postojati oblasti u kojima pojedine od četiri karakteristike koje odlikuju cev ne mogu biti locirane i zbog toga bi iste trebalo da budu isključene u toku iteracije.

[0031] Gore opisana relacija

odn. relacija koja uzima u obzir sledeće unakrsne veze

uzima u obzir gustinu žljebova VD. Gustina žljebova VD je odnos žljebova NTcevi u odnosu na referentni broj Nrefžljebova koji mogu biti maksimalno napravljeni na unutrašnjoj površini cevi sa istim ekvivalentnim prečnikom Dekvsa dubinom žljeba TT = 1,3 mm u procentima.

[0032] Znanje prema pronalasku može se primeniti za cevi sa širokim spektrom prečnika Di unutrašnje površine u kojima su napravljeni žljebovi. Očigledno je da se može napraviti više žljebova sa definisanim poluprečnikom r2kružnog luka u osnovi žljeba i sa definisanom dubinom žljeba TT u cevi sa većim prečnikom Di nego u cevi sa manjim prečnikom Di. Da bi još uvek bilo moguće da se specifikuje jedna relacija za sve prečnike, razvijena je standardizacija kod koje se u ovoj relaciji više ne koristi stvarni broj žljebova NTnego gustina žljebova VD.

[0033] Gustina žljebova VD se dobija – pošto je izražena u procentima – iz relacije

[0034] pri čemu je referentni broj Nrefnajveći prirodni broj za koji je zadovoljena relacija

pri čemu je Aekvekvivalentni prečnik koji je izračunat iz Formule (1) i pri čemu

i gde je istovremeno moguće da se iterativno pronađe odgovarajuće rNref, koje uz korišćenje ekvivalentnog prečnika Aekvkoji je izračunat sa Formulom (1), zadovoljava sledeće relacije (u nastavku se takođe nazivaju Formulom (2)):

sa pomoćnim uslovima

Nrefse može lako odrediti pomoću sledećeg niza koraka:

[0035] U prvom koraku se izračunava desna strana relacije

sa vrednostima cevi za koje je neophodno proveriti da li ostvaruju prednosti prema pronalasku. Pošto Nrefmora biti prirodan broj, uzima se prirodni broj koji odgovara izračunatoj vrednosti, ukoliko je izračunata vrednost prirodni broj, ili najbliži manji prirodni broj u odnosu na izračunatu vrednost. Kao primer je ovde uzeta cev sa Di = 60 mm, TT = 2,05 mm, r2= 8mm i NT= 8. Zahvaljujući tome dobija se Nref≤ 19,4967769. Shodno tome, uzima se da je Nrefu prvom koraku 19.

[0036] U drugom koraku se ispituje da li se za Nrefkoje je određeno u prvom koraku može naći rNrefsa kojim može biti zadovoljena Formula (2) uz korišćenje ekvivalentnog prečnika Aekvizračunatog pomoću Formule (1), uz ispunjavanje pomoćnog uslova

Aekvse izračunava sa vrednostima cevi za koje je neophodno proveriti da li ostvaruju prednosti prema pronalasku, uz korišćenje Formule (1). Za gore navedene vrednosti iz primera (Di = 60 mm, TT = 2,05 mm, r2= 8 mm i NT= 8) dobija se Aekvod 2963,77397 mm2 sa navedenim vrednostima iz primera. Shodno tome, u drugom koraku ispitivanja se za Nrefispituje da li se za Nrefkoje je pronađeno u prvom koraku može naći rNreftako da sa njim izračunato Aekvzadovoljava Formulu (2) i da istovremeno budu zadovoljeni navedeni pomoćni uslovi.

[0037] Ova iteracija se može lako izvesti uz korišćenje programa za tabelarne proračune, kao što je, na primer, program Microsoft<®>Excel i sprovođenje traženja ciljne vrednosti koje je predviđeno u takvim programima za tabelarne proračune. Prvo se uzima jedna inicijalno prazna prva ćelija, koja se posle toga koristi kao "promenljiva ćelija" kod funkcije traženja ciljne vrednosti. Ova ćelija se popunjava sa nekom proizvoljnom brojnom vrednosti, na primer, sa |r1|. Onda se u drugu ćeliju unosi gore navedena jednačina za Aekv, koja izražava Aekvu rNref, pri čemu se za rNrefvrši upućivanje na proizvoljnu brojnu vrednost, na primer, |r1| koja je postavljena u prvoj ćeliji, dok se vrednost za r2uzima iz podataka o karakteristikama cevi za koje je neophodno proveriti da li ostvaruju prednosti prema pronalasku.

[0038] U treću ćeliju se unosi jednačina "= Aekv– vrednost druge ćelije", pri čemu se ovde Aekvizračunava pomoću Formule (1).

[0039] U četvrtu ćeliju se unosi jednačina

[0040] pri čemu rNrefupućuje na prvu ćeliju koja sadrži proizvoljnu brojnu vrednost, na primer, |r1|, a vrednost za r2se uzima iz podataka o karakteristikama cevi za koje je neophodno proveriti da li ostvaruju prednosti prema pronalasku. U petoj ćeliji se izvodi AKO-ONDA ispitivanje (If-then-test), koje izdaje reč "NETAČNO" ukoliko je vrednost u četvrtoj ćeliji manja od nule, dok u suprotnom izdaje reč "TAČNO".

[0041] Sa tako pripremljenom tabelom može započeti traženje ciljne vrednosti koje je predviđeno programom za tabelarne proračune. Traženje ciljne vrednosti pita koja je ciljna ćelija. Za ovo se unosi treća ćelija. Dalje, traženje ciljne prednosti pita koja je ciljna vrednost.

Ovo se unosi kao 0 (nula). Dalje, traženje ciljne vrednosti pita koja ćelija se može menjati. Za ovo se unosi prva ćelija. Traženje ciljne vrednosti će rezultovati nekom vrednosti u prvoj ćeliji. Ukoliko je za ovu vrednost sadržaj pete ćelije "TAČNO", onda je Nrefkoje je određeno u prvom koraku ono Nrefkoje treba da se koristi. Ukoliko je vrednost pete ćelije "NETAČNO", onda se Nrefkoje je određeno u prvom koraku smanjuje za broj 1 i sa njime se određuje novo Nref, sa kojim se ponovo izvodi drugi korak. Po pravilu već na kraju traženja ciljne vrednosti u prvoj ćeliji se dobija vrednost za koju takođe i u petoj ćeliji stoji reč "TAČNO", tako da je novo Nrefkoje je dobijeno na taj način ono Nrefkoje treba da se koristi. U suprotnom, novo Nrefse ponovo smanjuje za broj 1 i ponovo se izvodi drugi korak. Pokazalo se da čak i kada takvo traženje ciljne vrednosti u programu za tabelarne proračune nije savršeno u pogledu poslednjih decimalnih mesta, to takođe nema nikakav značajan uticaj na dimenzionisanje zbog uobičajenih tolerancija.

[0042] Sa tako pronađenim Nref, za koje je neophodno proveriti da li ostvaruje prednosti prema pronalasku, za cev se može odrediti gustina žljebova VD iz VD = 100 * NT/ Nref. Iz vrednosti dobijenih na ovaj način proizilazi

ili uz uzimanje u obzir sledećih unakrsnih veza

[0043] onda se potvrđuje da cev sa ove četiri karakteristike (NT, Di, r2, TT) koje odlikuju cev i na kojima je bio zasnovan proračun poboljšava ekonomičnost termičkog razlaganja ugljovodonika u cevnoj peći sa cevima koje se zagrevaju sa spoljašnje strane.

[0044] Sa gore navedenim vrednostima iz primera (Di = 60 mm, TT = 2,05 mm, r2= 8 mm i NT= 8) u prvom koraku se dobija Nrefjednako 19. U drugom koraku traženje ciljne vrednosti sa Nrefjednako 19 daje rNrefjednako 29,4509992. Međutim, u četvrtoj ćeliji se dobija vrednost -0,07096658, tako da se u petoj ćeliji izdaje reč "NETAČNO". Nrefjednako 19 se smanjuje za broj 1 na 18 i ponovo se izvodi drugi korak tako da traženje ciljne vrednosti sa Nrefjednako 18 daje rNrefjednako 29,5192908. Međutim, u četvtoj ćeliji se dobija vrednost 0,10620948, tako da se u petoj ćeliji izdaje reč "TAČNO". Pri daljem ispitivanju da li cev pripada pronalasku koristilo bi se Nref= 18 za izračunavanje gustine žljebova VD.

[0045] Cev prema pronalasku se pruža duž uzdužne ose i u svojoj unutrašnjoj površini ima napravljene žljebove. Broj postojećih žljebova se izražava pomoću promenljive NT. Žljebovi se pružaju zavojno oko uzdužne ose duž unutrašnje površine cevi. U jednom poželjnom primeru izvođenja žljebovi su ravnomerno raspodeljeni po obimu cevi. Pod time se podrazumeva da je u poprečnom preseku upravno na uzdužnu osu za sve žljebove rastojanje u obodnom smeru između dva susedno raspoređena žljeba za sve žljebove jednako.

[0046] Pod dubinom žljeba se podrazumeva rastojanje najdublje tačke žljeba od unutrašnje površine. Shodno tome, to znači najkraće rastojanje u poprečnom preseku upravno na uzdužnu osu, između najudaljenije tačke (najdublje tačke) žljeba u radijalnom smeru, posmatrano od uzdužne ose, i kružnice unutrašnje površine oko uzdužne ose, na kojoj se između žljebova nalaze preostali delovi unutrašnje površine koji su smešteni najdalje prema unutrašnjosti. Prema pronalasku je predviđeno da unutrašnja površina cevi bude cilindričnog oblika i da se u ovom cilindričnom obliku unutrašnje površine naprave žljebovi. Onda delovi unutrašnje površine koji su preostali između žljebova obrazuju delove cilindra. Kružnica unutrašnje površine na kojoj leže delovi unutrašnje površine koji su smešteni najdalje prema unutrašnjosti, je – pošto su u ovom primeru izvođenja svi preostali delovi unutrašnje površine raspoređeni na jednakoj udaljenosti prema unutrašnjosti – kružnica u poprečnom preseku na kojoj leže preostali delovi unutrašnje površine cilindričnog oblika.

[0047] Naročito, ukoliko se kod jednog takvog primera izvođenja zakrivljenost površine žljeba menja od konkavne zakrivljenosti u osnovi žljeba (kružni luk u osnovi žljeba) do konveksne zakrivljenosti površine žljeba u oblasti ušća žljeba, onda takvi primeri izvođenja mogu delovati kao da u obodnom smeru žljebovi (pri čemu bi se onda pod tim podrazumevala konveksno zakrivljena oblast žljeba) povezuju rebra raspoređena između žljebova (pri čemu bi se onda pod tim podrazumevala konkavno zakrivljena oblast žljeba) i preko njih zid koji ograničava žljeb (bolje: konkavno zakrivljena osnova žljeba) prelazi u spoljašnju površinu rebra. Kružnica unutrašnje površine na kojoj leže delovi unutrašnje površine koji su smešteni najdalje prema unutrašnjosti, kod takvih primera izvođenja je kružnica u poprečnom preseku, na kojoj u ovom poprečnom preseku leže vršne/temene tačke "rebara". Dubina žljeba se u relaciji koja je pronađena prema pronalasku i koja odlikuje cev izražava pomoću promenljive TT.

[0048] Žljebovi u jednom poželjnom primeru izvođenja u poprečnom preseku upravno na uzdužnu osu imaju bar u osnovi žljeba zaobljen poprečni presek, koji se prvenstveno može aproksimirati pomoću kružnog luka ili koji odgovara kružnom luku. U oblasti ušća žljeba geometrija poprečnog preseka žljeba može se širiti, u jednom poželjnom primeru izvođenja, a naročito putem promene geometrije konkavnog poprečnog preseka u osnovi žljeba u geometriju konveksnog poprečnog preseka u oblasti ušća žljeba. U jednom varijantnom primeru izvođenja se u poprečnom preseku upravno na uzdužnu osu geometrija poprečnog preseka celog žljeba može aproksimirati pomoću kružnog luka ili može odgovarati kružnom luku. Isto tako se mogu zamisliti primeri izvođenja kod kojih žljeb u poprečnom preseku upravno na uzdužnu osu ima geometriju poprečnog preseka dela elipse. U jednom poželjnom primeru izvođenja oblik poprečnog preseka žljeba upravno na uzdužnu osu ostaje isti za sve poprečne preseke upravne na uzdužnu osu. U jednom posebno poželjnom primeru izvođenja oblik i veličina poprečnog preseka žljeba upravno na uzdužnu osu ostaju isti za sve poprečne preseke upravne na uzdužnu osu. U jednom poželjnom primeru izvođenja svi žljebovi cevi u poprečnom preseku upravno na uzdužnu osu, a prvenstveno u svim poprečnim presecima upravnim na uzdužnu osu imaju isti oblik, a posebno poželjno isti oblik i veličinu. Ukoliko žljebovi imaju različite veličine, a naročito različite dubine žljebova, tada se za relaciju prema pronalasku koja odlikuje cev koristi dubina žljeba TT od najdubljeg žljeba.

[0049] U jednom poželjnom primeru izvođenja poprečni presek cevi je upravan na uzdužnu osu obrtno simetrično oko uzdužne ose. Pod time se podrazumeva da postoji najmanje jedan ugao između 0° i 360° za koji se poprečni presek cevi okretanjem oko uzdužne ose može preslikati na samog sebe.

[0050] U jednom poželjnom primeru izvođenja poprečni presek cevi upravno na uzdužnu osu je tačkasto simetričan oko tačke koju zauzima uzdužna osa u ovom poprečnom preseku.

[0051] U jednom poželjnom primeru izvođenja poprečni presek cevi upravno na uzdužnu osu je simetričan kao u ogledalu oko ose koja u ovom poprečnom preseku leži upravno na uzdužnu osu.

[0052] Cev ima u poprečnom preseku upravno na uzdužnu osu unutrašnji prečnik koji je izražen promenljivom Di. Unutrašnji prečnik je prečnik kružnice unutrašnje površine, dakle kružnice oko uzdužne ose na kojoj između žljebova leže delovi unutrašnje površine koji su smešteni najdalje prema unutrašnjosti.

[0053] U jednom poželjnom primeru izvođenja poprečni presek cevi ima na unutrašnjoj strani prečnik Di u oblasti od 15 mm do 280 mm, posebno poželjno od 15 mm do 180 mm, posebno poželjno od 20 mm do 150 mm i posebno poželjno od 30 mm do 140 mm.

[0054] U jednom poželjnom primeru izvođenja dubina žljeba TT se nalazi u oblasti od 0,1 mm do 10 mm, posebno poželjno od 1,0 mm do 7 mm i čak posebno poželjno od 1,0 mm do 4 mm.

[0055] U jednom poželjnom primeru izvođenja broj žljebova NTse nalazi u oblasti od 1 do 100, posebno poželjno od 2 do 50 i čak posebno poželjno od 2 do 30.

[0056] U jednom poželjnom primeru izvođenja gustina žljebova VD se nalazi u oblasti od 1% do 347%, posebno poželjno od 2% do 113% i čak posebno poželjno od 10% do 105%.

[0057] U jednom poželjnom primeru izvođenja žljebovi se pružaju pod uglom od 20° do 40°, a prvenstveno od 22,5° do 32,5°, u odnosu na uzdužnu osu.

[0058] U jednom poželjnom primeru izvođenja, u poprečnom preseku upravno na uzdužnu osu segment kružnog luka koji zauzima deo unutrašnje površine smešten između dva žljeba na kružnici unutrašnje površine je veći od 1% segmenta kružnog luka koji zauzima ušće jednog od ovih žljebova koji se graniče sa ovim delom unutrašnje površine na kružnici unutrašnje površine, naročito je veći od 2%, naročito je veći od 5%, naročito je veći od 10%, naročito je veći od 30%, naročito je veći od 50%, naročito je veći od 70%. U jednom poželjnom primeru izvođenja u poprečnom preseku segment kružnog luka koji zauzima deo unutrašnje površine koji je smešten između dva žljeba na kružnici unutrašnje površine je jednak ili veći od segmenta kružnog luka koji zauzima ušće jednog od ovih žljebova koji se graniče sa ovim delom unutrašnje površine na kružnici unutrašnje površine.

[0059] Uređaj za termičko razlaganje ugljovodonika u prisustvu pare prema pronalasku kod koga se radna smeša vodi kroz cevi koje se zagrevaju sa spoljašnje strane ima najmanje jednu cev prema pronalasku.

[0060] Kod cevi prema pronalasku se izjednačava neizbežna razlika između različitog dovođenja toplote u zidu cevi i u unutrašnjosti cevi po obimu cevi sa sunčane i sa hladovite strane i pri tome se toplota brzo odvodi prema unutrašnjosti ka zoni jezgra. Zahvaljujući tome smanjuje se opasnost od lokalnog pregrevanja procesnog gasa na zidu cevi i time prouzrokovano formiranje koksa. Pored toga, manje je termičko naprezanje radnog materijala cevi zbog izjednačavanja temperature između sunčane i hladovite strane, što dovodi do produžetka radnog veka. Konačno, kod cevi prema pronalasku takođe dolazi prema pronalasku do izjednačavanja temperature po poprečnom preseku cevi, što rezultuje boljim prinosom olefina. Razlog za to je što bi bez radijalnog izjednačavanja temperature prema pronalasku u unutrašnjosti cevi na vrelom zidu cevi došlo do prekomernog krekovanja, a u središtu cevi bi došlo do previše male reakcije konverzije.

[0061] Cev prema pronalasku se može napraviti, u zavisnosti od radnog materijala, na primer, od centrifugalno livene cevi tako što se krajevi cevi okreću sa žljebovima paralelnim osi jedan u odnosu na drugi ili se unutrašnji profil pravi prethodnim oblikovanjem centrifugalno livene cevi, na primer, kovanjem na toplo, izvlačenjem na toplo ili oblikovanjem na hladno pomoću profilnog alata, na primer, letećeg trna ili šipke trna sa spoljašnjim profilom koji odgovara unutrašnjem profilu cevi.

[0062] Mašine za sečenje radi unutrašnjeg profilisanja cevi poznate su u različitim varijantama, na primer, iz nemačkog patentnog spisa 195 23 280. Ove mašine su takođe podesne za proizvodnju cevi prema pronalasku.

[0063] Unutrašnja površina cevi prema pronalasku treba da ima najmanju moguću hrapavost; zato ona može biti uglađena, na primer, mehanički polirana ili elektrolitički ujednačena.

[0064] Kao radni materijali za cev namenjenu za primenu u postrojenjima za etilen su podesne legure nikla-hroma-gvožđa sa 0,1% do 0,5% ugljenika, 20% do 35% hroma, 20% do 70% nikla, do 3% silicijuma, do 1% niobijuma, do 5% volframa, kao i dodacima hafnijuma, titanijuma, retkih zemalja ili cirkonijuma, u svakom slučaju do 0,5% i do 6% aluminijuma.

[0065] Posebno podesna za cev je ona od legure nikla-hroma-gvožđa sa visokom postojanosti protiv korozije i karburizacije, vremenske postojanosti i otpornosti na puzanje od

0,05% do 0,6% ugljenika

20% do 50% hroma

5% do 40% gvožđa

do 6% aluminijuma

do 2% silicijuma

do 2% mangana

do 1,5% niobijuma

do 1,5% tantala

do 6,0% volframa

do 1,0% titanijuma

do 1,0% cirkonijuma

do 0,5% itrijuma

do 0,5% cerijuma

do 0,5% molibdena

do 0,1% azota

[0066] Upotrebljava se ostatak nikla koji sadrži nečistoće iz procesa topljenja.

[0067] Tabela u nastavku prikazuje moguće primere izvođenja pronalaska koji odgovaraju predloženoj relaciji prema pronalasku. Pri tome je u jednom redu za izabrani unutrašnji prečnik Dekvspecifikovano uparivanje NTMaxi TTmini VDmaxza dobar, ali u odnosu na drugo uparivanje NTMini TTMaxi VDminmanji prenos toplote. Dodatno tome, tabela prikazuje prelaz toplote koji je procenjen pomoću programa za simulaciju (Hmin(Dekv, TTmin, VDMax) [Watt]) za manji prenos toplote; Hmax(Dekv, TTmax, VDmin) [Watt]) za još više poboljšani prenos toplote).

[0068] Bilo je utvrđeno da se očekivani prenos toplote kako za dobru, ali u odnosu na još više optimizovanu, nešto manju vrednost (Hmin(Dekv,TTmin, VDMax) [Watt]), tako i za još više optimizovanu vrednost HMax(Dekv, TTmax, VDmin) [Watt]) može primeniti neposredno proporcionalno na unutrašnji prečnik, kao što je prikazano na slici 4. Tabela u nastavku prikazuje vrednosti različitih promenljivih u relacijama upotrebljenih prema pronalasku za pojedine cevi. Kružni luk u osnovi žljeba imao je poluprečnik r2od 8 mm.

[0069] Kod CFD analize (engl. Computational Fluid Dynamics Analyse) koja je korišćena za procenu vrednosti (Hmin(Dekv,TTmin, VDMax) [Watt]) i HMax(Dekv, TTmax, VDmin) [Watt]) bili su upotrebljeni sledeći uslovi za simulaciju:

Granični uslovi za simulaciju prenosa toplote:

Temperatura prostora za zagrevanje cevi sa spoljašnje strane: 1300 °C

Emisivnost ε cevi: 0,85

Uzimanje u obzir sunčanih/hladovitih strana (sunčane strane: 80% zračenje 20% konvekcija; hladovite strane: 20% zračenje 80% konvekcija), kao i fizičkog svojstva gustine radnog materijala, specifičnog toplotnog kapaciteta i toplotne provodljivosti u zavisnosti od temperature

Dužina za simulaciju: 2 m

Tabela 1: stanje radne smeše na ulazu cevi

Parametar Vrednost Temperatura, °C 621

Pritisak, bar 2

Maseni protok specifičan za površinu, g/(s·m<2>) 52912,8

Tabela 2: fizička svojstva radne smeše

Specifični toplotni Dinamička Toplotna Temperatura Gustina kapacitet viskoznost provodljivost °C kg/m<3>kJ/kgK kg/ms W/mK

620 0.87467615 2.81553015 2.941481E-05 0.08947538 630 0.86669998 2.82698110 2.974235E-05 0.09122076 640 0.85872380 2.83843205 3.006989E-05 0.09296613 650 0.85074763 2.84988300 3.039743E-05 0.09471151 660 0.84277145 2.86133395 3.072497E-05 0.09645688 670 0.83479528 2.87278490 3.105251E-05 0.09820226 680 0.82681910 2.88423585 3.138005E-05 0.09994763 690 0.81884293 2.89568680 3.170759E-05 0.10169301 700 0.81086675 2.90713775 3.203513E-05 0.10343838 710 0.80289058 2.91858870 3.236268E-05 0.10518376 Specifični toplotni Dinamička Toplotna Temperatura Gustina kapacitet viskoznost provodljivost °C kg/m<3>kJ/kgK kg/ms W/mK

720 0.79491440 2.93003965 3.269022E-05 0.10692913 730 0.78693823 2.94149060 3.301776E-05 0.10867451 740 0.77896205 2.95294155 3.334530E-05 0.11041988 750 0.77098588 2.96439250 3.367284E-05 0.11216526 760 0.76300970 2.97584345 3.400038E-05 0.11391063 770 0.75503353 2.98729440 3.432792E-05 0.11565601 780 0.74705735 2.99874535 3.465546E-05 0.11740138 790 0.73908118 3.01019630 3.498300E-05 0.11914676 800 0.73110500 3.02164725 3.531055E-05 0.12089213 810 0.72312883 3.03309820 3.563809E-05 0.12263751 820 0.71515265 3.04454915 3.596563E-05 0.12438288 830 0.70717648 3.05600010 3.629317E-05 0.12612826 840 0.69920030 3.06745105 3.662071E-05 0.12787363 850 0.69122413 3.07890200 3.694825E-05 0.12961901

[0070] Cev prema pronalasku se prvenstveno primenjuje za termičko razlaganje ugljovodonika u prisustvu pare, kod koga se radna smeša vodi kroz cevi koje se zagrevaju sa spoljašnje strane.

[0071] U nastavku će pronalazak biti detaljnije opisan na osnovu nacrta koji prikazuje samo jedan primer izvođenja pronalaska. Na njemu prikazuje:

slika 1 aksonometrijski izgled cevi prema pronalasku,

slika 2 mogući poprečni presek cevi prema pronalasku u ravni preseka upravnoj na uzdužnu osu cevi,

slika 3 poprečni presek cevi koji ne pripada pronalasku u ravni preseka upravnoj na uzdužnu osu cevi,

slika 4 dijagram koji prikazuje zavisnost prenosa toplote od unutrašnjeg prečnika koji je ostvaren ovim uparivanjem za uparivanje broja NTžljebova i dubine žljebova TT koje dovodi do dobrih rezultata i za uparivanje broja NTžljebova i dubine žljebova TT koje dovodi do još boljih rezultata i

slika 5 poprečni presek kroz cev prema pronalasku sa jednim žljebom.

[0072] Cev 1 prema pronalasku koja je prikazana na slici 1 pruža se duž uzdužne ose A i ima broj od 3 žljeba 2 koji su napravljeni u unutrašnjoj površini i pružaju se zavojno oko uzdužne ose A duž unutrašnje površine.

[0073] U poprečnom preseku cevi 1 prema pronalasku koji je prikazan na slici 2 može se videti da su prema jednom poželjnom primeru izvođenja žljebovi 2 napravljeni u inače cilindrično izvedenoj unutrašnjoj površini cevi 1. Između žljebova 2, shodno tome, ostaju delovi cilindrično izvedene unutrašnje površine cevi 1.

[0074] Na slici 2 su prikazani dubina žljeba TT i prečnik Di i kružnica 3 unutrašnje površine.

[0075] Na slici 2 je isto tako prikazano da se poprečni presek žljebova 2 može predstaviti pomoću kružnog luka.

[0076] U poprečnom preseku cevi 1 koji je prikazan na slici 3 može se videti da, prema jednom primeru izvođenja koji ne pripada pronalasku, u osnovi žljeba 4 konkavno izvedeni žljebovi mogu preći u smeru prema ušću žljeba 5 u konveksan oblik i da se deo unutrašnje površine koji ostaje između dva žljeba 2 sužava skoro do jedne linije. Na slici 3 su prikazani dubina žljeba TT i prečnik Di i kružnica 3 unutrašnje površine.

[0077] Slika 4 prikazuje prednosti za (Hmin(Dekv,TTmin, VDMax) [Watt]) i HMax(Dekv, TTmax, VDmin) [Watt]) koje su navedene u tabeli u zavisnosti od ekvivalentnog prečnika Dekv. Može se videti da ove vrednosti u svakom slučaju mogu da budu predstavljene pomoću linije.

[0078] Slika 5 i detalj Y prikazan na slici 5 pokazuju ilustrativno na jednoj cevi prema pronalasku sa žljebom nomenklaturu skraćenica A1, r1, TT, h, b2, b1, AT, r2i s koja je primenjena u patentnim zahtevima i ovom opisu.

[0079] Kako se mogu odrediti četiri vrednosti koje odlikuju cev NT, Di, r2i TT, biće pokazano na sledećim primerima.

[0080] Kod jednog primera postoji eksterni zahtev da protočna površina treba da odgovara glatkoj cevi sa prečnikom od 60 mm. Dalje, zbog alata koji bi trebalo da se koriste za proizvodnju cevi proizilazi ograničenje da bi trebalo da budu izabrani dubina žljeba TT od 1,3 mm i poluprečnik r2kružnog luka osnove žljeba od 8 mm za žljebove koji su u poprečnom preseku oblikovani kao kružni lukovi. Pod znakom pitanja je sa kojim prečnikom Di i kolikim brojem žljebova može da se poboljša ekonomičnost termičkog razlaganja ugljovodonika u cevnoj peći sa cevima koje se zagrevaju sa spoljašnje strane.

[0081] Shodno tome, polazna tačka je:

Dekv= 60 mm

Aekv= π (60/2)<2>= 2827,43 mm<2>

TT = 1,3 mm

r2= 8 mm

Iz Aekvneposredno se dobija rekv= Diekv/2 = 30 mm

[0082] Iz r2, rekvodređivanjem Nrefu prvom koraku pomoću formule

dobija se prvo Nrefjednako 18. Sa ovim Nrefjednakim 18, pomoću gore opisanog traženja ciljne vrednosti dobija se rNrefjednako 29,1406241, kod koga je istovremeno zadovoljen pomoćni uslov

Shodno tome, broj 18 se koristi kao Nref.

[0083] Za Nref= 18 dobija se VD = NT/18 * 100.

[0084] Zamenom minimalnih vrednosti za P1, P2 i P3 za levu stranu jednačine

sa konstantama

C1 = 1946,066

C2 = 302,378

C3 = -2,178

C4 = 266,002

C5 = 1,954

C6 = 50,495

C7 = -2,004

C8 = 79,732

C9 = -1,041

C10 = 0,04631

C11 = -0,26550

-0,2 ≥ P1≥ -0,3

310 ≤ P2 ≤ 315

200 ≤ P3 ≤ 1500

dobija se vrednost

i zamenom maksimalnih vrednosti za P1, P2 i P3 za levu stranu jednačine

[0085] Za desnu stranu jednačine

dobija se posle zamene |TT| = 1,3 i |Dekv| = 60

shodno tome:

18162,4329 - 1,7812 VD

i za VD = NT/Nref* 100 = NT/ 18 * 100 = 5,5556 NTse dobija

18162,4329 - 9,8954 NT

[0086] Da bi se obezbedilo da cev ostvari prednosti pronalaska, trebalo bi da NTbude izabrano tako da relacija

budu zadovoljene. Obe relacije bi bile zadovoljene za 1≤ NT≤ 44,71.

[0087] Pošto je tako bilo određeno da je NTveće od prethodno izračunate vrednosti Nref, onda se čak i pri pravljenju maksimalnog mogućeg broja žljebova (Nref= 18) za ovu dubinu udubljenja još uvek mogu ostvariti prednosti pronalaska. Shodno tome, korisnik u ovom primeru izvođenja može slobodno da opremi cev maksimalnim mogućim brojem žljebova, bez gubljenja prednosti pronalaska.

[0088] Sa tako određenim NTmože se iterativno odrediti poluprečnik r1cevi i, shodno tome, unutrašnji prečnik Di (= 2 r1) cevi pomoću Formule (1), pošto je Aekv= 2827,43 mm<2>.

[0089] Shodno tome, mogu se odrediti svi parametri koji su neophodni za proizvodnju cevi koja ostvaruje prednosti pronalaska.

Claims

Patentni zahtevi 1. Cev za termičko razlaganje ugljovodonika u prisustvu pare, kod koga se radna smeša vodi kroz cevi koje se zagrevaju sa spoljašnje strane, pri čemu • cev (1) se pruža duž uzdužne ose (A) i ima broj NTžljebova (2) koji su napravljeni u unutrašnjoj površini cevi (1) i pružaju se zavojno oko uzdužne ose (A) duž unutrašnje površine, • unutrašnja površina, u kojoj su napravljeni žljebovi (2), u poprečnom preseku upravnom na uzdužnu osu (A) ima prečnik Di meren u milimetrima i poluprečnik r1= Di/2 izmeren u milimetrima, • žljebovi (2) u poprečnom prečniku upravno na uzdužnu osu (A) u svojoj osnovi (4) žljeba u svakom slučaju imaju oblik kružnog luka i kružni luk ima poluprečnik r2izmeren u milimetrima, žljebovi (2) u svakom slučaju imaju dubinu žljeba TT, koja u poprečnom prečniku upravnom na uzdužnu osu (A) u svakom slučaju odgovara najmanjem rastojanju između kružnice prečnika Di, na kojoj leži unutrašnja površina i čiji centar leži na uzdužnoj osi (A), i najudaljenije tačke osnove (4) žljeba (2) od uzdužne ose (A), naznačena time, što brojna vrednost |Dekv| ekvivalentnog prečnika Dekvi broj NTžljebova (2) i brojna vrednost |TT| dubine žljeba TT za žljebove (2) izmerene u mm zadovoljavaju relaciju

sa konstantama C1 = 1946,066 C2 = 302,378 C3 = -2,178 C4 = 266,002 C5 = 1,954 C6 = 50,495 C7 = -2,004 C8 = 79,732 C9 = -1,041 -0,2 ≥ P1 ≥ -0,3 310 ≤ P2 ≤ 315 200 ≤ P3 ≤ 1500, pri čemu se gustina žljebova VD, koja opisuje odnos žljebova NTcevi u odnosu na referentni broj Nrefžljebova koji mogu biti maksimalno napravljeni na unutrašnjoj površini cevi sa istim ekvivalentnim prečnikom Dekvsa dubinom žljeba TT = 1,3 mm u procentima, dobija iz sledeće relacije: i referentni broj Nrefje najveći prirodni broj koji zadovoljava relaciju

pri čemu

i za koji postoji rNref, koji uz pozivanje na vrednost za Aekvkoja je određena iz prethodne relacije zadovoljava sledeće relacije, zbog čega Aekvisto tako

ispunjava pomoćne uslove

i pri čemu se ekvivalentni prečnik Dekvdobija iz relacije Dekv= 2 rekv, pri čemu je unutrašnja površina cevi cilindričnog oblika i u ovoj unutrašnjoj površini cilindričnog oblika se prave žljebovi tako da između žljebova ostanu delovi unutrašnje površine, pri čemu ti delovi obrazuju cilindar.
2. Cev za termičko razlaganje ugljovodonika u prisustvu pare, kod koga se radna smeša vodi kroz cevi koje se zagrevaju sa spoljašnje strane, pri čemu • cev (1) se pruža duž uzdužne ose (A) i ima broj NTžljebova (2) koji su napravljeni u unutrašnjoj površini cevi (1) i pružaju se zavojno oko uzdužne ose (A) duž unutrašnje površine, • unutrašnja površina, u kojoj su napravljeni žljebovi (2), u poprečnom preseku upravno na uzdužnu osu (A) ima prečnik Di izmeren u milimetrima i poluprečnik r1= Di/2 izmeren u milimetrima, • žljebovi (2) u poprečnom prečniku upravno na uzdužnu osu (A) u svojoj osnovi (4) žljeba u svakom slučaju imaju oblik kružnog luka i kružni luk ima poluprečnik r2izmeren u milimetrima, žljebovi (2) u svakom slučaju imaju dubinu žljeba TT, koja u poprečnom prečniku upravnom na uzdužnu osu (A) u svakom slučaju odgovara najmanjem rastojanju između kružnice prečnika Di, na kojoj leži unutrašnja površina i čiji centar leži na uzdužnoj osi (A), i najudaljenije tačke osnove (4) žljeba (2) od uzdužne ose (A), naznačena time, što brojna vrednost |Dekv| ekvivalentnog prečnika Dekvi broj NTžljebova (2) i brojna vrednost |TT| dubine žljeba TT za žljebove (2) izmerene u mm zadovoljavaju relaciju

sa konstantama C1 = 1946,066 C2 = 302,378 C3 = -2,178 C4 = 266,002 C5 = 1,954 C6 = 50,495 C7 = -2,004 C8 = 79,732 C9 = -1,041 C10 = 0,04631 C11 = -0,26550 -0,2 ≥ P1 ≥ -0,3 310 ≤ P2 ≤ 315 200 ≤ P3 ≤ 1500 pri čemu se gustina žljebova VD, koja opisuje odnos žljebova NTcevi u odnosu na referentni broj Nrefžljebova koji mogu biti maksimalno napravljeni na unutrašnjoj površini cevi sa istim ekvivalentnim prečnikom Dekvsa dubinom žljeba TT = 1,3 mm u procentima, dobija iz sledeće relacije: i referentni broj Nrefje najveći prirodni broj koji zadovoljava relaciju

i za koji postoji rNref, koji uz pozivanje na vrednost za Aekvkoja je određena iz prethodne relacije zadovoljava sledeće relacije, zbog čega Aekvisto tako

ispunjava pomoćne uslove

i pri čemu se ekvivalentni prečnik Dekvdobija iz relacije Dekv= 2 rekv, pri čemu je unutrašnja površina cevi cilindričnog oblika i u ovoj unutrašnjoj površini cilindričnog oblika se prave žljebovi, tako da između žljebova ostanu delovi unutrašnje površine, pri čemu ti delovi obrazuju cilindar.
3. Cev prema jednom od zahteva 1 ili 2, naznačena time, što se prečnik Di unutrašnje površine, u kojoj su napravljeni žljebovi (2) nalazi u oblasti od 15 mm do 280 mm.
4. Cev prema jednom od zahteva 1 do 3, naznačena time, što se dubina žljeba TT nalazi u oblasti od 0,1 mm do 10 mm.
5. Cev prema jednom od zahteva 1 do 4, naznačena time, što broj NTžljebova (2) rezultuje gustinom žljebova koja se nalazi u oblasti od 1% do 347%.
6. Cev prema jednom od zahteva 1 do 5, naznačena time, što se žljebovi (2) pružaju pod uglom od 20° do 40°, a prvenstveno od 22,5° do 32,5°, u odnosu na uzdužnu osu (A).
7. Cev prema jednom od zahteva 1 do 6, naznačena time, što je cev centrifugalno livena cev ili je napravljena od centrifugalno livene cevi pravljenjem žljebova u centrifugalno livenoj cevi.
8. Cev prema jednom od zahteva 1 do 7, naznačena time, što cev sadrži leguru niklahroma-gvožđa sa visokom postojanosti protiv korozije i karburizacije, vremenskom postojanosti i otpornosti na puzanje od 0,05% do 0,6% ugljenika 20% do 50% hroma 5% do 40% gvožđa 2% do 6% aluminijuma do 2% silicijuma do 2% mangana do 1,5% niobijuma do 1,5% tantala do 6,0% volframa do 1,0% titanijuma do 1,0% cirkonijuma do 0,5% itrijuma do 0,5% cerijuma do 0,5% molibdena do 0,1% azota ostatka nikla koji sadrži nečistoće iz procesa topljenja, a naročito se sastoji od takve legure.
9. Uređaj za termičko razlaganje ugljovodonika u prisustvu pare, kod koga se radna smeša vodi kroz cevi koje se zagrevaju sa spoljašnje strane, naznačen sa cevi prema jednom od zahteva 1 do 8.
10. Primena cevi prema jednom od zahteva 1 do 8 za termičko razlaganje ugljovodonika u prisustvu pare, kod koga se radna smeša vodi kroz cevi koje se zagrevaju sa spoljašnje strane.