BR102013027956A2

BR102013027956A2 - Tubo de transferência de calor e forno de craqueamento com o uso do mesmo

Info

Publication number: BR102013027956A2
Application number: BRBR102013027956-0A
Authority: BR
Inventors: Guoqing Wang; Lijun Zhang; Xianfeng Zhou; Junjie Liu; Zhiguo Du; Yonggang Zhang; Zhaobin Zhang; Cong Zhou
Original assignee: China Petroleum & Chemical; Beijing Res Inst Chem Ind
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2015-07-21
Also published as: US11215404B2; GB2519606B; SG2013080742A; KR20150048000A; CN104560111B; KR102143481B1; CN104560111A; US20150114609A1; NL2011705B1; JP6437719B2; US10209011B2; CA2832083C; CA2832083A1; NL2011705A; FR3012591A1; DE102013222185A1; JP2015083910A; RU2640876C2; RU2013148375A; GB2519606A

Abstract

Tubo de transferência de calor e forno de craqueamento com o uso do mesmo. A presente descrição refere-se a um tubo de transferência de calor e um forno de craqueamento com o uso do tubo de transferência de calor. O tubo de transferência de calor compreende uma chicana torcida disposta em uma parede interna do tubo, sendo que a chicana torcida se estende em espiral ao longo de uma direção axial do tubo de transferência de calor. A chicana torcida é dotada de um vão não atravessante que se estende ao longo de uma direção axial do tubo de transferência de calor a partir de uma extremidade até a outra extremidade da chicana torcida. O tubo de transferência de calor e o forno de craqueamento, de acordo com a presente descrição, têm bons efeitos de transferência de calor e perda de pressão pequena.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "TUBO DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR E FORNO DE CRAQUEAMENTO COM O USO DO MESMO".

CAMPO DA TÉCNICA A presente descrição refere-se a um tubo de transferência de calor que é especialmente adequado para um forno de aquecimento. A presente descrição refere, ainda, a um forno de craqueamento que usa o tubo de transferência de calor.

TÉCNICA ANTERIOR

Os fornos de craqueamento, o equipamento primário na indústria petroquímica, são principalmente usados para aquecer material de hidrocar-boneto de modo a alcançar a reação de craqueamento que requer uma grande quantidade de calor. O teorema de Fourier diz, em que q é o calor transferido, A representa a área de transferência de calor, k representa o coeficiente da transferência de calor, e dt/dy ê o gradiente de temperatura. Tomando um forno de craqueamento usado na indústria petroquímica como um exemplo, quando a área de transferência de calor A (que é determinada pela capacidade do forno de craqueamento) e o gradiente de temperatura dt/dy (que é determinado pelo material serpentina de forno e capacidade do queimador) são determinados, a única maneira de aprimorar o calor transferido por área de unidade q/A ê aprimorar o valor do coeficiente da transferência de calor k, que está sujeita às influências da resistência térmica do fluido principal, a resistência térmica da camada limite, etc.

De acordo com a Teoria da camada limite de Prandtl, quando um fluido real flui ao longo de uma parede sólida, uma camada extremamente fina de fluido perto da superfície de parede pode ser anexada à parede sem deslizamento. Isso que dizer, a velocidade do fluido anexado à superfície de parede, que forma uma camada limite, é zero. Ainda que essa camada limite seja muito fina, o calor resistência da mesma é normalmente grande. Quando o calor passa através da camada limite, o mesmo pode ser transferido rapidamente ao fluido principal. Portanto, se a camada limite puder ser de alguma forma, afinada, o calor transferido pode ser aumentado efetivamente.

Na técnica anterior, o cano de forno de um forno de craquea-mento frequentemente usado na indústria petroquímica é normalmente estruturado conforme a seguir. Por um lado, uma nervura é fornecida na superfície interna de um ou mais ou todas as regiões a partir da extremidade de entrada para a extremidade de saída ao longo da direção axial da serpentina de forno no forno de craqueamento, e se estende de forma espiral na superfície interna da serpentina de forno ao longo de uma direção axial do mesmo. Ainda que a nervura possa alcançar o propósito de agitar o fluido de modo a minimizar a espessura da camada limite, o coque formado na superfície interna do mesmo pode enfraquecer continuamente o papel da nervura conforme o tempo passa, de modo que a função de redução da camada limite do mesmo irá se tornar menor. Por outro lado, uma pluralidade de aletas espaçadas uma das outras é fornecida na superfície interna do cano de forno. Essas aletas também podem reduzir a espessura da camada limite. No entanto, como o coque na superfície interna do cano de forno é aumentado, essas aletas similarmente serão menos efetivas.

Portanto, é importante nesse campo técnico intensificar os elementos de transferência de calor de modo a aprimorar adicionalmente o efeito de transferência de calor da serpentina de forno.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Para resolver o problema técnico acima na técnica anterior, a presente descrição fornece um tubo de transferência de calor, que possui bons efeitos transferência. A presente descrição se refere, ainda, a um forno de craqueamento que usa o tubo de transferência de calor.

De acordo com um primeiro aspecto da presente descrição, a mesma revela um tubo de transferência de calor que compreende uma chicana torcida disposta em uma parede interna do tubo, em que a dita chicana torcida que se estende de forma espiral ao longo de uma direção axial do tubo de transferência de calor e que dotado de um vão não atravessante que se estende a partir de uma extremidade para a outra extremidade da chicana torcida ao longo de uma direção axial do tubo de transferência de calor.

No tubo de transferência de calor, de acordo com a presente descrição, com a disposição da chicana torcida, o fluido pode fluir ao longo da chicana torcida e gira em um fluxo giratório. Uma velocidade do fluido tangencial destrói a camada limite de modo a alcançar o propósito de aprimorar a transferência de calor. Além disso, a disposição do vão reduz a resistência de fluido no tubo de transferência de calor, que reduz ainda mais a perda de pressão do fluido. Além disso, o vão é não atravessante, isto é, a chicana torcida é ainda uma peça integral com ambas das duas bordas laterais do mesmo que conecta ao tubo de transferência de calor, aumentando, assim, a estabilidade da chicana torcida sob o impacto do fluido.

Em uma modalidade, a chicana torcida tem um ângulo de torção entre 90° a 1080°. Quando o ângulo de torção é rela tivamente pequeno, a queda de pressão do fluido e a velocidade tangencial do fluido giratório são ambos pequenos. Portanto, o tubo de transferência de calor é de efeito pobre. As o ângulo de torção se torna maior, a velocidade tangencial do fluxo giratório pode aumentar, de modo que o efeito do tubo de transferência de calor possa ser aprimorado, porém a queda de pressão do fluido será aumentada. Quando o ângulo de torção abrange de 120° a 360°, a capacidade do tubo de transferência de calor e a queda de pressão do fluido entram nas faixas apropriadas. A razão do comprimento axial da chicana torcida em relação ao diâmetro interno do tubo de transferência de calor está em uma faixa de 1:1 a 10:1. Quando essa razão é relativamente pequena, a velocidade tangencial do fluxo giratório é relativamente grande, de modo que o tubo de transferência de calor é de alta capacidade, mas a queda de pressão do fluido é relativamente grande. Conforme o valor de a razão aumenta gradualmente, a velocidade tangencial do fluxo giratório pode se tornar menor e, assim, a capacidade do tubo de transferência de calor pode ser diminuída, mas a queda de pressão do fluido pode se tornar menor. Quando essa razão abrange de 2:1 a 4:1, tanto a capacidade do tubo de transferência de calor quanto a queda de pressão do fluido podem estar dentro dos res- pectivos escopos apropriados. A chicana torcida de tal tamanho permite ainda que o fluido no tubo de transferência de calor com uma velocidade tan-gencial bastante o suficiente para destruir a camada limite, de modo que um melhor efeito de transferência de calor possa ser alcançado e possa haver uma tendência menor para que o coque seja formado na parede de transferência de calor.

Em uma modalidade, a razão da área do vão em relação à chicana torcida entra em um faixa de 0,05:1 a 0,95:1. Quando essa razão é relativamente pequena, a chicana torcida tem um grande efeito de desvio para o fluido, de modo que o efeito de transferência de calor do tubo é bom, mas a queda de pressão do fluido também é grande. Conforme essa razão se torna grande, o efeito de desvio da chicana torcida para o fluido e a queda de pressão do fluido podem crescer menos, mas o efeito de transferência de calor também pode consequentemente se tornar mais pobre. Quando essa razão está dentro da faixa de 0,6:1 a 0,8:1, tanto a capacidade do tubo de transferência de calor quanto a queda de pressão do fluido alcançam as faixas apropriadas. Adicionalmente, com a razão de área dentro da a faixa a-cima, o fluido tem uma pequena perda de pressão e a chicana torcida tem uma alta resistência ao impacto. Em uma modalidade, o vão tem uma linha de contorno de uma curva tênue, que facilita o fluxo dos fluidos, reduz a resistência do mesmo e reduz ainda a perda de pressão do fluido. Em uma modalidade específica, a curva tênue compreende dois segmentos de curva idênticos, que são centrossimétricos em relação a uma linha central do tubo de transferência de calor. Em uma modalidade, a razão da largura de uma extremidade de início do vão a um diâmetro interno do tubo de transferência de calor está dentro de uma faixa de 0,05:1 a 0,95:1, de preferência de 0,6:1 a 0,8:1, com um ou outro dos segmentos de curva que se estendem a partir da extremidade de início na direção de uma extremidade final do vão. A razão do componente do eixo geométrico x da taxa de mudança do raio de curva do segmento de curva em relação ao diâmetro interno do tubo de transferência de calor abrange de 0,05:1 a 0,95:1; a razão do componente de eixo geométrico y da taxa de mudança do raio de curva do segmento de curva em relação ao diâmetro interno do tubo de transferência de calor a-brange de 0,05:1 a 0,95:1; e a razão do componente de eixo geométrico z da taxa de mudança do raio de curva do segmento de curva em relação ao diâmetro interno do tubo de transferência de calor abrange de 1:1 a 10:1. Quando a razão do componente de eixo geométrico z da taxa de mudança do raio de curva do segmento de curva em relação ao diâmetro interno do tubo de transferência de calor é relativamente pequeno, a velocidade tan-gencial do fluido giratório é grande, de modo que o efeito de transferência de calor é bom, mas a queda de pressão do fluido também é grande. Conforme essa razão se torna maior, tanto a velocidade tangencial do fluido giratório quanto a queda de pressão do fluido podem ter crescimento menor, mas o efeito de transferência de calor também pode, consequentemente, se tornar mais pobre. Quando essa razão esta dentro da faixa de 2:1 a 4:1, tanto a capacidade do tubo de transferência de calor quanto a queda de pressão do fluido alcançam as faixas apropriadas. A linha de contorno do vão formada dessa maneira possui os melhores efeitos hidrodinâmicos, isto é, um mínimo da pressão hidráulica é gerado e um máximo da resistência de impacto da chicana torcida é alcançado.

Em uma modalidade, existem dois vãos que se estendem a partir de diferentes extremidades da chicana torcida na direção um do outro ao longo da direção axial do tubo de transferência de calor sem interseção. A razão de área do vão a montante ao vão a jusante está dentro de uma faixa de 20:1 a 0,05:1. Quando a razão é relativamente grande, tanto a queda de pressão do fluido quanto a velocidade tangencial do fluido giratório são pequenos, de modo que o efeito de transferência de calor é pobre. Conforme essa razão se torna menor, a velocidade tangencial do fluido giratório pode ter crescimento maior, e a capacidade do tubo de transferência de calor pode ser aprimorada, mas a queda de pressão do fluido pode aumentada. Quando essa razão esta dentro da faixa de 2:1 a 0,5:1, tanto a capacidade do tubo de transferência de calor quanto a queda de pressão do fluido alcançam faixas apropriadas. Adicionalmente, o vão a jusante é beneficiai para diminuir ainda a resistência do fluido de modo a diminuir a queda de pres- são. Além disso, a disposição de um vão a montante e um vão a jusante é vantajoso para diminuir o peso da chicana torcida, assim facilitando a disposição e uso da mesma.

Em uma modalidade, a chicana torcida é dotada de uma pluralidade de orifícios. Os fluidos que fluem tanto de forma axial quanto de forma radial podem fluir através dos orifícios, isto é, esses orifícios podem alterar as direções de fluxo dos fluidos, de modo a aumentar a turbulência no tubo de transferência de calor, assim destruindo a camada limite e alcançando o propósito de aumentar a transferência de calor. Adicionalmente, todos os fluidos de diferentes direções podem, convenientemente, passar através desses orifícios e fluir a jusante, desse modo, ainda, reduzir a resistência ao fluxo dos fluidos e reduzir a perda de pressão. Os pedaços de coque transportados nos fluidos também podem passar através desses orifícios para se mover a jusante, o que facilita a descarga de os pedaços de coque. Em uma modalidade preferida, a razão de uma distância axial entre as linhas centrais de dois orifícios adjacentes a um comprimento axial da chicana torcida a-brange de 0,2:1 a 0,8:1.

De acordo com um segundo aspecto da presente descrição, a mesma revela um forno de craqueamento, que compreende pelo menos um, de preferência de 2 a 10 dos tubos de transferência de calor, de acordo com o primeiro aspecto da presente descrição.

Em uma modalidade, uma pluralidade de tubos de transferência de calor é disposta na bobina radiante ao longo de uma direção axial dos mesmos de uma maneira que sejam espaçados uns dos outros, com a razão de uma distância de espaçamento em relação ao diâmetro do tubo de transferência de calor em uma faixa de 15:1 a 75:1, de preferência de 25:1 a 50:1. A pluralidade de tubos de transferência de calor espaçados um dos outros continuamente altera o fluido na bobina radiante do fluxo de pistão em fluxo giratório, assim aumentando a eficiência da transferência de calor.

No contexto da presente descrição, o termo "fluxo de pistão" de forma ideal significa que os fluidos se misturam um com os outros na direção de fluxo mas não por meio da direção radial. No entanto, praticamente, so- mente o fluxo de pistão aproximado ao invés do fluxo de pistão absoluto pode ser alcançado.

Em comparação com a técnica anterior, a presente descrição excede nos aspectos a seguir. Para começar, a disposição da chicana torcida in o tubo de transferência de calor torna o fluido que flui ao longo da chicana torcida em um fluido giratório, aprimorando, assim, a velocidade do fluido tangencial, que destrói a camada limite e alcança o propósito de aumentar a transferência de calor. Depois, a chicana torcida é dotada de um vão não atravessante que se estende ao longo da direção axial de tubo de transferência de calor a partir de uma extremidade na direção da outra extremidade da chicana torcida. O vão diminui a resistência dos fluidos no tubo de transferência de calor, diminuindo, assim, a perda de pressão do fluido. Além disso, o vão é não atravessante, isto é, a chicana torcida é realmente uma peça integral com duas bordas laterais do mesmo que ambas se conectam ao tubo de transferência de calor, o que aumenta a estabilidade da chicana torcida sob o impacto do fluido. Adicionalmente, a pluralidade de orifícios fornecidos na chicana torcida pode mudar a direção de fluxo do fluido de modo a reforçar a turbulência no tubo de transferência de calor e alcançam o objetivo de aumentar a transferência de calor. Além disso, esses orifícios ainda reduzem a resistência no fluxo do fluido, de modo que a perda de pressão seja ainda diminuída. Adicionalmente, os pedaços de coque transportados no fluido também podem se mover move a jusante através desses orifícios, o que promove a descarga dos pedaços de coque.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A seguir, a presente descrição será descrita em detalhes em vista das modalidades específicas e com referência a os desenhos, em que, A Figura 1 mostra, esquematicamente, uma vista lateral de um tubo de transferência de calor com uma chicana torcida, de acordo com a presente descrição;

As Figuras 2 e 3 mostram, esquematicamente, vistas em perspectiva de uma primeira modalidade da chicana torcida, de acordo com a presente descrição;

As Figuras 4 a 6 mostram, esquematicamente, vistas em corte transversal de A-A, B-B e C-C da Figura 1 com o uso da chicana torcida da Figura 2;

As Figuras 7 e 8 mostram, esquematicamente, uma vista em perspectiva de uma segunda modalidade da chicana torcida, de acordo com a presente descrição; A Figura 9 mostra, esquematicamente, uma vista em perspectiva de uma terceira modalidade da chicana torcida, de acordo com a presente descrição; A Figura 10 mostra, esquematicamente, uma vista em perspectiva de uma chicana torcida de técnica anterior; e A Figura 11 mostra, esquematicamente, uma bobina radiante de um forno de craqueamento que usa o tubo de transferência de calor, de a-cordo com a presente descrição, Nos desenhos, o mesmo componente é denominado com o mesmo sinal de referência. Os desenhos não são desenhados de acordo com um escala real.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES A presente descrição será ilustrada adicionalmente a seguir em vista dos desenhos. A Figura 1 mostra, esquematicamente, uma vista lateral de um tubo de transferência de calor 10, de acordo com a presente descrição. O tubo de transferência de calor 10 é dotado de uma chicana torcida 11 que introduz um fluido para fluir de forma rotacional. A chicana torcida 11 se estende de forma espiral ao longo de uma direção axial do tubo de transferência de calor 10. A estrutura da chicana torcida 11 é esquematicamente mostrada nas Figuras 2, 3, 7, 8 e 9 e serão explicadas a seguir.

As Figuras 2 e 3 mostram, esquematicamente, as vistas em perspectivas de uma primeira modalidade da chicana torcida 11, de acordo com a presente descrição. A chicana torcida 11 tem um ângulo de torção entre 90° e 1080°. A razão do comprimento axial da chicana torcida em relação a um diâmetro interno do tubo de transferência de calor está em uma faixa de 1:1 a 10:1. A chicana torcida 11 é disposta com um vão 12, que se estende ao longo de uma direção axial do tubo de transferência de calor 10 a partir de uma extremidade a montante para uma extremidade a jusante da chicana torcida 11 sem penetrar completamente a chicana torcida 11. Geralmente, o vão 12 pode ser compreendido como que tem um formato em U. Mediante essa condição, a razão de área do vão 12 em relação à chicana torcida 11 abrange de 0,05:1 a 0,95:1. O comprimento axial da chicana torcida 11 pode ser chamado de "passo", e a razão do "passo” em relação ao diâmetro interno do tubo de transferência de calor pode ser chamada de "razão de torção". O ângulo de torção e a razão de torção podem influenciar no grau de rotação do fluido no tubo de transferência de calor 10. Quando a razão de torção é determinada, quanto maior ângulo de torção for, mais alta a velocidade do fluido tangenci-al será, porém a queda de pressão do fluido também pode ser mais alta, de forma correspondente. A chicana torcida 11 é selecionada assim como com uma razão de torção e ângulo de torção que podem permitir que o fluido no tubo de transferência de calor 10 possua uma velocidade tangencial suficientemente alta para destruir a camada limite, de modo que um bom efeito de transferência de calor possa ser alcançado. Nesse caso, uma tendência menor para coque ser formado na parede interna do tubo de transferência de calor pode ser resultada e a queda de pressão do fluido pode ser controlada dentro de um escopo aceitável. Dispondo-se o vão 12 na chicana torcida 11, a área de contato do fluido com a chicana torcida 11 é significativamente reduzida, reduzindo, assim, a resistência do fluido no tubo de transferência de calor 10 e a queda de pressão do fluido. Adicionalmente, o vão 12 é não atravessante, isto é, a chicana torcida é realmente uma peça integral com duas bordas laterais do mesmo, ambas se conectando ao tubo de transferência de calor 10, que aprimora a estabilidade da chicana torcida 11 no tubo de transferência de calor 10.

As Figuras 2 e 3 mostram uma linha de contorno do vão 12 da chicana torcida 11 como uma curva tênue, que pode reduzir a resistência do fluido, assim reduzindo a queda de pressão do fluido. A curva tênue pode ser compreendida como que compreende dois segmentos de curva idênticos 13 e 13’, os quais são centrossimétricos em relação a uma linha central do tubo de transferência de calor 10. Com essa compreensão, o vão 12 possui os recursos técnicos a seguir. A razão da largura de uma extremidade de início do vão 12 em relação ao diâmetro interno do tubo de transferência de calor 10 está dentro de uma faixa de 0,05:1 a 0,95:1 com o segmento de curva 13 (que é tomado como um exemplo para a explicação) que se estende a partir de uma extremidade de início 14 na direção de uma extremidade final 15 do vão 12. A razão do componente do eixo geométrico x da taxa de mudança do raio de curva do segmento de curva em relação ao diâmetro interno do tubo de transferência de calor abrange de 0,05:1 a 0,95:1; a razão do componente de eixo geométrico y da taxa de mudança do raio de curva do segmento de curva em relação ao diâmetro interno do tubo de transferência de calor abrange de 0,05:1 a 0,95:1; e a razão do componente de eixo geométrico z da taxa de mudança do raio de curva do segmento de curva em relação ao diâmetro interno do tubo de transferência de calor abrange de 1:1 a 10:1. Na presente descrição, os termos "eixo geométrico x", "eixo geométrico y" e "eixo geométrico z" respectivamente se referem a uma direção de diâmetro do tubo de transferência de calor 10, em que a direção perpendicular à folha do desenho e a direção axial do tubo de transferência de calor 10. O vão 12 nessa forma possui o melhor efeito hidrodinâmico, isto é, o vão 12, dessa forma, gera a menor queda de pressão de fluido e a maior resistência ao impacto da chicana torcida 11.

Na verdade, a chicana torcida 11 indicada na Figura 2 ou 3 pode ser compreendida como uma superfície de trajetória que é alcançada através da rotação de uma linha de diâmetro do tubo de transferência de calor 10 em torno de um ponto médio do mesmo e ao mesmo tempo de translação do mesmo ao longo da direção axial do tubo de transferência de calor 10 de forma ascendente ou de forma descendente seguida pela interseção de um esferoide ou similares com a superfície de trajetória e remoção da porção intersectada. Dessa maneira, a chicana torcida 11 compreende uma borda de topo e uma borda de fundo uma paralela a outra, um par de bordas late- rais torcidas que sempre fazem contato com a parede interna do tubo de transferência de calor 10 e a linha de contorno do vão. As Figuras 4 a 6 mostram, esquematicamente, diferentes cortes transversais do tubo de transferência de calor 10 em diferentes posições, a partir das quais a maneira de torção da chicana torcida 11 pode ser vista. O corte transversal do vão 12, conforme indicado na Figura 4 é maior que aquele indicado na Figura 5, por causa do corte transversal A-A estar próximo a um eixo geométrico menor do esferoide que forma o vão 12. A chicana torcida, conforme indicado na Figura 6, não possui vãos por causa do corte transversal C-C estar disposto em uma porção da chicana torcida 11 que não é penetrada pelo vão 12.

Ainda que a Figura 2 indique que o vão 12 da chicana torcida 11 é disposto com uma abertura voltada a montante e uma extremidade de topo voltada a jusante, o vão 12 pode realmente também ser disposto como com a extremidade de topo voltada a montante e a abertura voltada a jusante. Mediante essa condição, a foça de impacto a partir do fluido para a chicana torcida 11 pode ser significativamente reduzida, de modo que a resistência ao impacto da chicana torcida 11 possa ser aprimorada.

As Figuras 7 e 8 mostram, esquematicamente, uma segunda modalidade da chicana torcida 11. Essa modalidade é similar à chicana torcida 11, conforme indicado nas Figuras 2 e 3. A diferença entre eles é o fato de que a chicana torcida 11 é dotada de dois vãos 12 e 12’, que se estendem respectivamente a partir de uma extremidade a montante e uma extremidade a jusante da chicana torcida 11 uma na direção da outra, mas ainda uma espaçada da outra. O vão a jusante 12’ pode ainda reduzir a resistência do fluido de modo a reduzir a queda de pressão do mesmo. Adicionalmente, a disposição dos vãos a montante e a jusante é benéfica para diminuição do peso da chicana torcida 11, que facilita a disposição e uso do tubo de transferência de calor 10. De preferência, a razão de área do vão a montante 12 em relação ao vão a jusante 12’ que abrange de 2:1 a 0,5:1. Nesse caso, a razão da área de soma dos vãos 12 e 12’ em relação à área da chicana torcida 11 está dentro de uma faixa de 0,05:1 a 0,95:1. A Figura 9 indica, esquematicamente, uma terceira modalidade da chicana torcida 11. Nessa modalidade, a chicana torcida 11 é dotada de um orifício 41, de modo que o fluido possa passar através do orifício 41 e flua de forma tênue a jusante, assim, reduzindo ainda a perda de pressão do fluido. Em uma modalidade específica, a razão de uma distância axial entre duas linhas centrais adjacentes a um comprimento axial da chicana torcida 11 abrange de 0,2:1 a 0,8:1. A presente descrição se refere, ainda, a um forno de craquea-mento (não mostrado nos desenhos) com o uso do tubo de transferência de calor 10 conforme mencionado acima. Um forno de craqueamento é bem conhecido para um versado na técnica e, portanto não será discutido aqui. Uma bobina radiante 50 do forno de craqueamento é dotada de pelo menos um tubo de transferência de calor 10 conforme descrito acima. A Figura 11 indica, esquematicamente, três tubos de transferência de calor 10. De preferência, esses tubos de transferência de calor 10 são fornecidos ao longo da direção axial na bobina radiante de uma maneira que estão espaçadas uma da outra. Por exemplo, a razão de uma distância axial de dois tubos de transferência de calor adjacentes 10 em relação ao diâmetro interno do tubo de transferência de calor 10 está dentro de uma faixa de 15:1 a 75:1, de preferência a partir de 25:1 a 50:1, de modo que o fluido na bobina radiante possa girar continuamente a partir de um fluxo de pistão para um fluxo giratório, assim, aprimorando a eficiência da transferência de calor. Deve ser observado que quando existe uma pluralidade de tubos de transferência de calor, a chicana torcida de cada um desses tubos de transferência de calor 10 pode ser disposta de uma maneira, as mostrado em qualquer uma das Figuras 2, 7 e 9. A seguir, um exemplo específico será usado para explicar a eficiência da transferência de calor e queda de pressão da bobina radiante 50 do forno de craqueamento quando o tubo de transferência de calor 10 é u-sado de acordo com a presente descrição.

Exemplo 1 A bobina radiante do forno de craqueamento é disposta com 6 tubos de transferência de calor 10 com chicanas torcidas, conforme indicado na Figura 2. O diâmetro interno de cada um dos tubos de transferência de calor 10 é 51 mm, A razão do componente do eixo geométrico x da taxa de mudança do raio de curva do segmento de curva em relação ao diâmetro interno do tubo de transferência de calor é 0,6:1; a razão do componente de eixo geométrico y da taxa de mudança do raio de curva do segmento de curva em relação ao diâmetro interno do tubo de transferência de calor é 0,6:1; e a razão do componente de eixo geométrico z de taxa de mudança do raio de curva do segmento de curva em relação ao diâmetro interno do tubo de transferência de calor é 2:1. As chicanas torcidas 11 e 11’ têm, respectivamente, um ângulo de torção de 180°e uma razão de torção de 2.5. A distância entre dois tubos de transferência de calor adjacentes 10 é 50 vezes maior que o diâmetro interno do tubo de transferência de calor. Experiências constataram a carga de transferência de calor da bobina radiante é 1.278,75 KW e a queda de pressão é de 70.916,4 Pa.

Exemplo Comparativo 1 A bobina radiante do forno de craqueamento é montada com 6 tubos de transferência de calor 50’ da técnica anterior. O tubo de transferência de calor 50’ é estruturado de modo a ser dotado de uma chicana torcida 51’ em um invólucro do tubo de transferência de calor 50’, sendo que a chicana torcida 51’ divide o tubo de transferência de calor 50’ em duas passagens de material que não comunicam uma com a outra conforme indicado na Figura 10. O diâmetro interno do tubo de transferência de calor 50’ é 51 mm. A chicana torcida 51’ tem um ângulo de torção de 180°e uma razão de torção de 2,5. A distância entre dois tubos de transferência de calor adjacentes 50’ é 50 vezes maior que o diâmetro interno do tubo de transferência de calor 50’. Experiências constataram que a transferência de carga de calor da bobina radiante é 1.264,08 KW e a queda de pressão é 71.140 Pa.

Em vista do exemplo acima e do exemplo comparativo, pode-se concluir que, em comparação com a eficiência da transferência de calor da bobina radiante no forno de craqueamento com o uso do tubo de transferência de calor da técnica anterior, a eficiência da transferência de calor da bobina radiante no forno de craqueamento que usa o tubo de transferência de calor, de acordo com a presente descrição é significativamente aprimorada e a queda de pressão também é diminuída. O recurso acima são muito benéficos para a reação de craqueamento de hidrocarboneto.

Embora essa descrição tenha sido discutida com referência aos exemplos preferenciais, a mesma se estende além dos exemplos especificamente revelados a outros exemplos alternativos e/ou uso da descrição e modificações óbvias e equivalentes do mesmo. Particularmente, enquanto não existirem conflitos estruturais, os recursos técnicos revelados em cada um e todos os exemplos da presente descrição podem ser combinados uns com os outros de qualquer maneira. O escopo da presente descrição revelado no presente documento não deve ser limitado pelos exemplos particulares revelados, conforme descrito acima, porém engloba qualquer e todas as soluções técnicas a seguir dentro do escopo das reivindicações a seguir.

Claims

1. Tubo de transferência de calor que compreende um chicana torcida disposta em uma parede interna do tubo, sendo que a dita chicana torcida se estende em espiral ao longo de uma direção axial do tubo de transferência de calor e é dotada de um vão não atravessante que se estende de uma extremidade à outra extremidade da chicana torcida ao longo de uma direção axial do tubo de transferência de calor.

2. Tubo de transferência de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão de área entre o vão e a chicana torcida está em uma faixa de 0,05:1 a 0,95:1, de preferência, de 0,6:1 a 0,8:1.

3. Tubo de transferência de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o vão tem uma linha de contorno de uma curva tênue.

4. Tubo de transferência de calor, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a curva tênue compreende dois segmentos de curva idênticos, os quais são centrossimétricos em relação a uma linha central do tubo de transferência de calor.

5. Tubo de transferência de calor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a razão entre a largura de uma extremidade de início do vão e um diâmetro interno do tubo de transferência de calor está em uma faixa de 0,05:1 a 0,95:1, de preferência, de 0,6:1 a 0,8:1, sendo que qualquer um dos segmentos de curva se estendem a partir da extremidade de início em direção a uma extremidade final do vão, em que a razão entre o componente do eixo geométrico x da taxa de mudança do raio de curva do segmento de curva e o diâmetro interno do tubo de transferência de calor está na faixa de 0,05:1 a 0,95:1; sendo que a razão entre o componente de eixo geométrico y da taxa de mudança do raio de curva do segmento de curva e o diâmetro interno do tubo de transferência de calor está na faixa de 0,05:1 a 0,95:1; e a razão entre o componente de eixo geométrico z da taxa de mudança do raio de curva do segmento de curva e o diâmetro interno do tubo de transferência de calor está na faixa de 1:1 a 10:1, de preferência, de 2:1 a 4:1.

6. Tubo de transferência de calor, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que há dois vãos, os quais se estendem a partir de extremidades diferentes da chicana torcida em direção um ao outro ao longo da direção axial do tubo de transferência de calor sem interseção.

7. Tubo de transferência de calor, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a razão de área entre um vão a montante e um vão a jusante está em uma faixa de 20:1 a 0,05:1, de preferência, de 2:1 a 0,5:1.

8. Tubo de transferência de calor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a chicana torcida é adicionalmente dotada de uma pluralidade de orifícios.

9. Tubo de transferência de calor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a razão entre uma distância axial entre as linhas centrais de dois orifícios adjacentes e um comprimento axial da chicana torcida está na faixa de 0,2:1 a 0,8:1.

10. Tubo de transferência de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a chicana torcida tem um ângulo de torção entre 90°e 1.080° de preferência, entre 12 0°e 360°.

11. Tubo de transferência de calor, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a razão entre o comprimento axial da chicana torcida e o diâmetro interno do tubo de transferência de calor está em uma faixa de 1:1 a 10:1, de preferência, de 2:1 a 4:1.

12. Forno de craqueamento que tem uma bobina radiante caracterizado pelo fato de que a bobina radiante compreende pelo menos um, de preferência, 2 a 10 tubos de transferência de calor, conforme definido na reivindicação 1.

13. Forno de craqueamento, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de tubos de transferência de calor estão dispostos na bobina radiante ao longo de uma direção axial da mesma de maneira a estarem espaçados entre si, sendo que a razão entre uma distância de espaçamento e o diâmetro do tubo de transferência de calor está em uma faixa de 15:1 a 75:1, de preferência, de 25:1 a 50:1.