Технологический расчет трубчатой печи - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Технологический расчет трубчатой печи

Основные характеристики трубчатых печей, их классификация и разновидности, функциональные особенности. Расчет процесса горения топлива, тепловой баланс. Выбор типоразмера, упрощенный расчет камеры радиации. Гидравлический расчет змеевика трубчатой печи.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


Технологический расчет трубчатой печи
В последние годы трубчатые печи получили широкое распространение во всех наиболее развитых промышленных странах, так как быстрое развитие химической и особенно нефтяной и нефтехимической промышленности требует увеличения дешевых тепловых агрегатов для специальных технологических процессов.
Трубчатые печи используются при необходимости нагрева среды до температур более высоких, чем те, которых можно достичь с помощью пара, т.е. примерно свыше 230°С. Несмотря на сравнительно большие первоначальные затраты, стоимость тепла, отданного среде при правильно спроектированной печи, дешевле, чем при всех других способах нагрева до высоких температур.
Трубчатые печи различаются по технологическим, теплотехническим, конструктивным и другим признакам.
Одним из основных классификационных признаков промышленных трубчатых печей является их целевая принадлежность - использование в условиях определенной технологической установки. Так, большая группа печей, применяемых в качестве нагревателей сырья, характеризуется высокой производительностью и умеренными температурами нагрева (300-500°С) углеводородных сред (установки AT, АBT, вторичная перегонка бензина, ГФУ). Другая группа печей многих нефтехимических производств одновременно с нагревом и перегревом сырья используется в качестве реакторов.
Большинство применяемых трубчатых печей радиантно-конвекционные. Они состоят из радиационной камеры, где сжигается топливо, и тепло к трубчатым сырьевым змеевикам передается, главным образом, излучением от пламени и раскаленных поверхностей огнеупорной футеровки, и конвекционной камеры, куда поступают продукты сгорания топлива из камеры радиации. В камере конвекции тепло к сырью передается в основном конвекцией и частично излучением трехатомных компонентов дымовых газов.
Нагреваемое углеводородное сырье проходит последовательно сначала по змеевикам камеры конвекции, а затем направляется в змеевики, камеры радиации.
В химической и нефтяной промышленности трубчатые печи применяются в основном при следующих операциях:
а) при нагревании технологических жидкостей или газов (нагрев и вакуумная перегонка, перегрев пара и т.п.);
б) при нагревании или выпаривании веществ, служащих для переноса тепла, например, минеральных масел, неорганических солей, даутермов и др.;
в) для сообщения реакционного тепла эндотермическим реакциям путем прямого нагрева реакционного пространства (термический крекинг, пиролиз бензинов, пиролиз этан-пропановой смеси, коксование и др.) или перегревом веществ.
Коэффициент полезного действия современных печей колеблется от 70 до 80% и в некоторых случаях достигает 88%. Работа современных трубчатых печей основывается на принципе однократного испарения, что обеспечивает либо более глубокий отгон при данной конечной температуре нагрева сырья, либо заданный отгон при более низкой температуре нагрева. Они обладают высокой тепловой эффективностью.
Продолжительность пребывания нагреваемого сырья в зоне высоких температур не превышает нескольких минут, что уменьшает возможность его разложения и коксоотложения в трубах, вследствие чего при необходимости сырье можно нагревать до более высокой температуры. Печи удобны в эксплуатации, позволяют осуществить автоматизацию [1], [7].
1.1 Основные характеристики трубчатых печей
Трубчатая печь является аппаратом, предназначенным для передачи нагреваемому продукту тепла, выделяющегося при сжигании топлива, непосредственно в этом же аппарате.
Трубчатые печи широко распространены в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностях, они являются составной частью многих установок и применяются в различных технологических процессах, таких как перегонка нефти, мазута, каталитический крекинг и риформинг, гидроочистка, очистка масел и др.
В начальный период развития нефтеперерабатывающей промышленности для нагрева сырья использовались кубы; однако, они имели много существенных недостатков и поэтому теперь не применяются.
Трубчатые печи получили широкое распространение благодаря следующим своим особенностям. Их работа основывается на принципе однократного испарения, что обеспечивает либо более глубокий отгон при данной конечной температуре нагрева сырья, либо заданный отгон при более низкой температуре нагрева. Они обладают высокой тепловой эффективностью, так как в дополнение к основной части тепла, которая передается излучением, существенная часть передается конвекцией вследствие сравнительно высокой скорости движения дымовых газов. Помимо этого, трубчатые печи являются компактными аппаратами, их коэффициент полезного действия высок, они могут обеспечивать высокую тепловую мощность. Продолжительность пребывания нагреваемого сырья в зоне высоких температур не превышает нескольких минут, что уменьшает возможность его разложения и коксоотложения в трубах, вследствие чего при необходимости сырье можно нагревать до более высокой температуры. Печи удобны в эксплуатации, позволяют осуществлять автоматизацию.
В зоне нагрева трубчатых печей единовременно находится относительно небольшое количество нефтепродукта, что снижает пожарную опасность. В случае прогара труб пожар легче устранять.
Трубчатая печь имеет камеры радиации и конвекции. В камере радиации (топочная камера), где сжигается топливо, размещена радиантная поверхность (экран), поглощающая тепло в основном за счет радиации.
В камере конвекции расположены трубы, воспринимающие тепло главным образом путем конвекции - при соприкосновении дымовых газов с поверхностью нагрева.
Сырье последовательно проходит через конвекционные и радиантные трубы и поглощает тепло; обычно радиантная поверхность воспринимает большую часть тепла, выделяемого при сгорании топлива.
Тепло эффективно передается излучением при охлаждении дымовых газов до 1000-1200 К. Снижение температуры дымовых газов до более низких значений часто бывает неоправданным, так как при этом радиантная поверхность работает с пониженной теплонапряженностью поверхности нагрева.
Эффективность теплопередачи конвекцией в меньшей степени зависит от температуры дымовых газов, поэтому таким способом тепло передается, когда передача тепла излучением оказывается недостаточно эффективной. Таким образом, конвекционная поверхность использует тепло дымовых газов и обеспечивает их охлаждение до температуры, при которой величина коэффициента полезного действия аппарата будет экономически оправданной.
Если тепло дымовых газов может быть использовано для иных целей, например, для подогрева воздуха или для производства водяного пара, то либо наличие конвекционной поверхности для нагрева сырья не является обязательным, либо размеры этой поверхности могут быть существенно уменьшены. При небольшой производительности иногда применяют печи без конвекционной поверхности, более простые в конструктивном отношении, но обладающие невысоким коэффициентом полезного действия.
Основными показателями, характеризующими работу трубчатой печи, являются полезная тепловая нагрузка, теплонапряженность поверхности нагрева и топочного пространства, коэффициент полезного действия печи.
Важнейшей характеристикой печи является полезная тепловая нагрузка, т.е. количество тепла, воспринимаемого сырьем в печи (кВт или кДж/ч). На ряде действующих нефтеперерабатывающих заводов эксплуатируются трубчатые печи с полезной тепловой нагрузкой от 10 до 20 МВт. На высокопроизводительных установках тепловая мощность печей составляет 50-80 МВт.
Важным показателем, характеризующим работу трубчатой печи, является теплонапряженность поверхности нагрева, или плотность теплового потока, т.е. количество тепла, переданного через 1 м 2  поверхности нагрева в единицу времени (Вт/м 2 ).
Различают среднюю теплонапряженность труб всей печи, среднюю теплонапряженность радиантных и конвекционных труб, а также теплонапряженность отдельных участков труб (локальная). Величина тепловой напряженности поверхности нагрева характеризует, насколько эффективно передается тепло через поверхность нагрева всей печи или отдельных ее частей. Чем выше средняя теплонапряженность поверхности нагрева всей печи, тем меньше размеры печи, обеспечивающей передачу заданного количества тепла и, следовательно, тем меньше затраты на ее сооружение.
Однако чрезмерно высокая теплонапряженность поверхности нагрева может нарушить нормальную работу печи и привести к прогару труб.
Тепловая напряженность топочного пространства характеризует количество тепла, выделяемого при сгорании топлива в единицу времени в единице объема топки (Вт/м 3 ). Эта величина, в известной мере, характеризует эффективность использования объема топки. Размеры топки трубчатых печей во многих случаях зависят не от величины допустимого удельного тепловыделения, а от конструктивных особенностей печи и допускаемой величины теплонапряженности поверхности нагрева радиантных труб. В трубчатых печах теплонапряженность топочного пространства обычно составляет 40-80 кВт/м 3 , тогда как в паровых котлах, где объем топочного пространства в основном предопределяется условием полного сгорания топлива, эта величина значительно больше (600-2000 кВт/м 3 ).
Коэффициент полезного действия трубчатой печи есть величина, характеризующая полезно используемую часть тепла, выделенного при сгорании топлива. При полном сгорании топлива эта величина зависит главным образом от коэффициента избытка воздуха и температуры дымовых газов, выходящих из печи, а также от степени тепловой изоляции трубчатой печи. Снижение коэффициента избытка воздуха так же, как и понижение температуры отходящих дымовых газов, способствует повышению к.п.д. печи. При подсосе воздуха через неплотности кладки коэффициент избытка воздуха повышается, что приводит к снижению к.п.д. печи. Для трубчатых печей значение коэффициента полезного действия находится в пределах от 0,65 до 0,85.
Классификация печей - это упорядоченное разделение их в логической последовательности и соподчинении на основе признаков содержания на классы, виды, типы и фиксирование закономерных связей между ними с целью определения точного места в классификационной системе, которое указывает на их свойства. Она служит средством кодирования, хранения и поиска информации, содержащейся в ней, дает возможность распространения обобщенного опыта, полученного теорией и промышленной практикой эксплуатации печей, в виде готовых блоков, комплексных типовых решений и рекомендаций для разработки оптимальных конструкций печей и условий осуществления в них термотехнологических и теплотехнических процессов.
Главными и естественными по степени существенности основаниями для классификации печей в логической последовательности являются следующие признаки:
По технологическому назначению различают печи нагревательные и реакционно-нагревательные.
В первом случае целью является нагрев сырья до заданной температуры. Это большая группа печей, применяемых в качестве нагревателей сырья, характеризуется высокой производительностью и умеренными температурами нагрева (300-500°С) углеводородных сред (установки АТ, АВТ, ГФУ).
Во втором случае кроме нагрева в определенных участках трубного змеевика обеспечиваются условия для протекания направленной реакции. Эта группа печей многих нефтехимических производств одновременно с нагревом и перегревом сырья используется в качестве реакторов. Их рабочие условия отличаются параметрами высокотемпературного процесса деструкции углеводородного сырья и невысокой массовой скоростью (установки пиролиза, конверсии углеводородных газов и др.).
По способу передачи тепла нагреваемому продукту печи подразделяются:
Конвективные печи - это один из старейших типов печей. Они являются как бы переходными от нефтеперегонных установок к печам радиационно-конвективного типа. Практически в настоящее время эти печи не применяются, так как по сравнению с печами радиационными или радиационно-конвективными они требуют больше затрат как на их строительство, так и во время эксплуатации. Исключение составляют только специальные случаи, когда необходимо нагревать чувствительные к температуре вещества сравнительно холодными дымовыми газами.
Печь состоит из двух основных частей - камеры сгорания и трубчатого пространства, которые отделены друг от друга стеной, так что трубы не подвергаются прямому воздействию пламени, и большая часть тепла передается нагреваемому веществу путем конвекции. Чтобы предотвратить прожог первых рядов труб, кудапоступают сильно нагретые дымовые газы из камеры сгорания, и чтобы коэффициент теплоотдачи удерживался в пределах, приемлемых по технико-экономическим соображениям, при сжигании используется значительный избыток воздуха или 1,5-4-кратная рециркуляция остывших дымовых газов, отводимых изтрубчатого пространства и нагнетаемых воздуходувкой снова в камеру сгорания. Одна из конструкций конвективной печи показана на рисунке 1.
Дымовые газы проходят через трубчатое пространствосверху вниз. По мере падения температуры газов соответственно равномерно уменьшается поперечное сечение трубчатого пространства, при этом сохраняется постоянная объемная скорость продуктов сгорания.
1 - горелки; 2 - камера сгорания; 3 - канал для отвода дымовых газов; 4 - камера конвекции
В радиационной печи все трубы, через которые проходит нагреваемое вещество, помещены на стенах камеры сгорания. Поэтому у радиационных печей камера сгорания значительно больше, чем у конвективных. Все трубы подвергаются прямому воздействию газообразной среды, которая имеет высокую температуру. Этим достигается:
а) уменьшение общей площади теплоотдачи печи, так как количество тепла, отданного единице площади труб, путем радиации при одинаковой температуре среды (особенно при высоких температурах этой среды), значительно больше, чем количество тепла, которое можно передать путем конвекции;
б) хорошая сохранность футеровки за трубчатыми змеевиками, благодаря тому, что снижается ее температура, во-первых, за счет прямого закрытия части ее трубами, во-вторых, за счет отдачи тепла излучением футеровкой более холодным трубам.
Обычно нецелесообразно закрывать все стены и свод трубами, так как этим ограничивается теплоизлучение открытых поверхностей, а в результате уменьшается общее количество тепла, отдаваемого единицей площади труб.
Например, у современных типов кубовых печей отношение эффективной открытой поверхности к общей внутренней поверхности печи колеблется в пределах 0,2-0,5.
Чисто радиационные печи из-за простоты конструкции и большой тепловой нагрузки труб имеют самые низкие капитальные затраты на единицу переданного тепла. Однако они не дают возможности использовать тепло продуктов сгорания, как это имеет место у радиационно-конвективньгх печей. Поэтому радиационные печи работают с меньшей тепловой эффективностью.
Радиационные печи применяются при нагреве веществ до низких температур (приблизительно до 300°С), при небольшом их количестве, при необходимости использования малоценных дешевых топлив и в тех случаях, когда особое значение придается низким затратам на сооружение печи.
Радиационно-конвективная печь имеет две отделенные друг от друга секции: радиационную и конвективную. Большая часть используемого тепла передается в радиационной секции (обычно 60-80% всего использованного тепла), остальное - в конвективной секции.
Конвективная секция служит для использования физического тепла продуктов сгорания, выходящих из радиационной секции обычно с температурой 700-900°С, при экономически приемлемой температуре нагрева 350-500°С (соответственно температуре перегонки).
Величина конвективной секции, как правило, подбирается с таким расчетом, чтобы температура продуктов сгорания, выходящих в боров, была почти на 150°С выше, чем температура нагреваемых веществ при входе в печь. Поэтому тепловая нагрузка труб в конвективной секции меньше, чем в радиационной, что обусловлено низким коэффициентом теплоотдачи со стороны дымовых газов.
С внешней стороны иногда эти трубы снабжаются добавочной поверхностью - поперечными или продольными ребрами, шипами и т.п.
Почти все печи, эксплуатируемые в настоящее время на нефтеперерабатывающих заводах, являются радиационно-конвекционными. В печах такого типа трубные змеевики размещены и в конвекционной и в радиантной камерах.
По конструктивному оформлению трубчатые печи классифицируются:
а. Коробчатые ширококамерные (рисунок 2а), узкокамерные
а - коробчатой ширококамерной печи; б - коробчатой узкокамерной печи; в-цилиндрической печи
Рисунок 3 - Расположение трубного змеевика
а - горизонтальное; б - вертикальное
в. На жидком и газообразном топливе (Ж+Г);
а. Вне трубчатой печи (рисунок 4а);
б. Над камерой конвекции (рисунок 4б);
по направлению движения дымовых газов:
Рисунок 4 - Расположение дымовой трубы
а - вне трубчатой печи; б - над камерой конвекции
Целью этого этапа расчета является расчет низшей теплотворной способности топлива, количества и состава продуктов сгорания, теплосодержания продуктов сгорания.
Низшая теплотворная способность топлива определяется по уравнению Менделеева, кДж/кг:
гдеW - содержание влаги в топливе, % масс.
Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива, кг/кг:
Количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 кг топлива, кг/кг:
где W ф - расход форсуночного пара, кг/кг,
Количество газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива кг/кг:
Проверка показала, что все произведенные расчеты верны.
Объемный расход воздуха, необходимого для сгорания 1 кг топлива, м 3 /кг:
Расчет продуктов сгорания на 1 кг топлива при заданной температуре производится по формуле:
где - температура продуктов сгорания, К;
- средние массовые теплоемкости продуктов сгорания,
Рассчитаем для температур 300, 500, 700, 900, 1100, 1300, 2100 К и составим таблицу 1.
Выводы: В разделе был проведен расчет:
- фактическое количество воздуха необходимого для полного сгорания топлива: L=17,641 кг/кг.
- количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 кг топлива: G=18,641 кг/кг.
Целью данного этапа является расчет КПД, расхода топлива, теплопроизводительность трубчатой печи (полная тепловая нагрузка) значение, которой необходимо для выбора типоразмера печи.
Согласно закону сохранения энергии уравнения теплового баланса для трубчатой печи выглядит так:
где - статьи прихода и расхода тепла соответственно, кДж/кг.
Расчет теплового баланса ведется на 1 кг топлива.
где - соответственно полезно воспринятое в печи сырьем, теряемое с уходящими из печи дымовыми газами, теряемое в окружающую среду тепло, кДж/кг.
где - теплоемкости топлива, воздуха, форсуночного водяного пара соответственно, кДж/кг;
- температуры топлива, воздуха, форсуночного водяного пара соответственно,°С. Итак, уравнение теплового баланса запишется в следующем виде:
Откуда определяется коэффициент полезного действия трубчатой печи:
где - соответственно потери тепла с уходящими дымовыми газами и потери тепла в окружающую среду в долях от низшей теплотворной способности топлива.
Потери тепла в окружающую среду составляют 5%.
Температура уходящих дымовых газов,°С:
где - температура нагреваемого продукта на входе в печь,°С
- разность температур теплоносителей на входе сырья в змеевик камеры конвекции,°С.
При естественной тяге в печи не должна быть меньше 250°С.
Расчет продуктов сгорания на 1 кг топлива при заданной температуре производится по формуле:
где - температура продуктов сгорания, К;
- средние массовые теплоемкости продуктов сгорания,
Значения средних массовых теплоемкостей продуктов сгорания находятся методом интерполяции [1, стр. 7, таблица 2].
Расчет полезной тепловой нагрузки трубчатой печи:
где - производительность печи по сырью, кг/ч;
, , - соответственно теплосодержание паровой и жидкой фазы при температуре, жидкой фазы (сырья) при температуре, кДж/кг;
- доля отгона сырья на выходе из змеевика трубчатой печи.
Теплосодержание паров нефтепродуктов определяется по уравнению:
где - температура, при которой определяется теплосодержание нагреваемого продукта,°С.
Теплосодержание жидких нефтепродуктов определяется по уравнению:
Определение полной тепловой нагрузки печи:
Часовой расход топлива рассчитывается по формуле:
- коэффициент полезного действия трубчатой печи ,
- полезная тепловая нагрузка печи =91744606,25кДж/ч,
- часовой расход топлива В=2796,33 кг/ч необходимый для работы печи в заданном режиме, с учетом потерь тепла в окружающую среду через неплотности и с уходящими дымовыми газами.
Коэффициент полезного действия удовлетворяет пределу значений КПД для трубчатых печей (от 0,65 до 0,85).
Обычно температуру уходящих из печи дымовых газов рекомендуется принимать на 100-150°С выше температуры сырья, поступающего в конвекционную часть печи. В данной работе температура уходящих газов равна = 270°С.
Разность температуры сырья, поступающего в камеру конвекции намного больше температуры отходящих дымовых газов, это способствует более эффективной передаче тепла в камере конвекции и, следовательно, требуется меньшая поверхность конвекционных труб.
Результаты расчетов сведены в таблицу 2.
Таблица 2. Тепловой баланс трубчатой печи
Q H p - Низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг
q пол - тепло, полезно воспринятое сырьем, кДж/кг
q ух - тепло, теряемое с уходящими газами, кДж/кг
q пот - потери в окружающую среду, кДж/кг
Целью данного этапа является подбор печи, удовлетворяющей исходным данным и рассчитанным ранее параметрам, изучение ее характеристик и конструкции.
Выбор типоразмера трубчатой печи осуществляется по каталогу [3] в зависимости от ее назначения, теплопроизводительности, вида топлива.
Так как из задания известно, что топливом является мазут, а в ходе расчетов стала известна теплопроизводительностьQ т =26,81 Гкал/ч, то по каталогу выбираем печь типа СКГ1.
Печь - свободного вертикально-факельного сжигания комбинированного топлива, коробчатая, с горизонтальным расположением труб змеевика в одной камере радиации. Горелки типа ГГМ-5 или ГП расположены в один ряд в поду печи. На каждой боковой стороне камеры радиации установлены однорядные настенные трубные экраны, которые облучаются рядом вертикальных факелов. Трубный экран может быть однорядным и двухрядным стенным.
При изменении теплопроизводительности горелок практически не меняется характер эпюры подводимых тепловых потоков на трубный экран.
Так как в печи сжигается комбинированное топливо, на печи предусмотрен газосборник, через который газы сгорания отводятся в отдельно стоящую дымовую трубу.
Таблица 3 - Техническая характеристика печи типа СКГ1
Теплопроизводительность (при среднедопускаемом теплонапряжении радиантных труб 40,6 кВт/ м 2 (35Мкал/(ч*м 2 ), МВт (Гкал/ч)
Габаритные размеры (с площадками для обслуживания), м:
В соответствии с сжигаемым топливом - мазут, подбираем по каталогу [5] горелку ГГМ-5 (ТУ 26-02-68-78).
Горелка ГГМ-5 предназначена для раздельного и совместного сжигания жидкого и газообразного топлива в трубчатых печах типов СКГ1, СКВ и СЦВ4 со свободным факелом при поступлении воздуха, необходимого для сгорания топлива, инжекцией активными газовыми и парожидкостными струями, а также за счет разрежения в топочном пространстве печи.
Газовая горелка расположена на внешней части корпуса горелки. Представляет собой систему, состоящую из газового кольцевого коллектора, на верхней дисковой части которого имеются 16 резьбовых отверстий для установки газовых сопл с паронитовыми прокладками. Соосно с соплами на расстоянии 60 мм от коллектора расположены 16 газовых инжекционных смесителей, соединенных сваркой с корпусом и наружной обечайкой. Газовая часть горелки имеет автономный регулятор воздуха.
Таблица 4 - Техническая характеристика горелки ГГМ-5
Тепловая мощность, Q горелки (номинальная), МВт (Гкал/ч):
Производительность при сжигании мазута, м 3 /ч
Давление перед горелкой в диапазоне рабочего
Коэффициент избытка воздуха при нормальной тепловой мощности
Вывод: был подобрана печь СКГ1по рассчитанной полной тепловой нагрузки печи, к печи была подобрана горелка ГГМ-5, рассчитали число горелок равной 9 шт.
2.4 Упрощенный расчет камеры радиации
Упрощенный расчет камеры радиации заключается в определении температуры продуктов сгорания, покидающих топку, и фактической теплонапряженности поверхности радиантных труб.
Трубчатая печь имеет камеры радиации и конвекции. В камере радиации (топочная камера), где сжигается топливо, размещена радиантная поверхность (экран), поглощающая тепло в основном за счет радиации.
В камере конвекции расположены трубы, воспринимающие тепло главным образом путем конвекции - при соприкосновении дымовых газов с поверхностью нагрева.
Сырье последовательно проходит через конвекционные и радиантные трубы и поглощает тепло; обычно радиантная поверхность воспринимает большую часть тепла, выделяемого при сгорании топлива.
Температуру продуктов сгорания находят методом итераций, используя уравнение:
где - теплонапряженность поверхности радиантных труб (фактическая) и приходящаяся на долю свободной конвекции, кДж/м 2 ч;
H р - поверхность нагрева радиантных труб, м 2 ;
- отношение поверхностей, зависящее от типа печи, от вида и способасжигания топлива, [1, табл. XXI.3, с. 469];
- средняя температура наружной стенки радиантных труб, К;
- коэффициент для топок с настильным факелом [2, с. 42];
- коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела,, [2, с. 42].
Суть расчета методом итераций заключается в том, что мы задаемся температурой продуктов сгорания Т п(зад.) , которая находится в пределах 10001200 К, и при этой температуре определяем все параметры, входящие в уравнение для расчета Т п . Далее по этому уравнению вычисляется Т п(расч.) и сравнивается полученное значение с ранее принятым. Если они не совпадают, то расчет возобновляется с принятием Т п , равной рассчитанной в предыдущей итерации. Расчет продолжается до тех пор, пока заданное и рассчитанное значения Т п не совпадут с достаточной точностью.
Для первой итерации принимаем Т п(зад.) = 1000 К.
Таблица 5 - Зависимость средней массовой теплоемкости газов при постоянном давлении с Р [кДж/кг•К] от абсолютной температуры Т п(зад.) =1000К
Определение максимальной температуры продуктов сгорания:
где Т о - приведенная температура, Т о =313 К, [2 с. 43];
з т - КПД топки, з т =0,96, [2 с. 42];
m i , с i - количества газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива и теплоемкости продуктов сгорания, определяющиеся в программе на каждой итерации при Т п ;
Таблица 6 - Зависимость средней массовой теплоемкости газов при постоянном давлении с Р [кДж/кг•К] от абсолютной максимальной температуры Т max =2158,636К
Коэффициент прямой отдачи рассчитывается по формуле:
где q max , q T п , q ух - теплосодержание продуктов сгорания соответственно при температурах T max , T п(зад.) , Т ух , рассчитывается по формуле 17;
з т - коэффициент полезного действия топки, з т = 0,96 [2, с. 42].
Определение теплосодержания продуктов сгорания ( q T п , q max , q ух ) при всех температурах ( Т п(зад.) , Т max , Т ух ) по формуле 17:
q T п = (1000 - 273) • (3,22696 • 1,06825 + 0,9 • 2,0514 + 0,944 • 1,0071 + 13,548 • 1,0792 + 0,02 • 0,7534) = 15179,929 кДж/кг;
q max = (2158,636 - 273) • (3,22696 • 1,23302+ 0,9 • 2,2407+ 0,944 • 1,09868+ 13,548 • 1,1797 + 0,02 • 0,8696) =43770,633 кДж/кг;
q ух = 5326,044кДж/кг (рассчитано ранее).
Фактическая теплонапряженность поверхности радиантных труб:
Температура наружной стенки экрана вычисляется по формуле:
где 2 = 6001000 ккал/м 2 чК - коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому продукту; принимаем 2 = 800 ккал/м 2 чК;
- толщина стенки трубы, = 0,008 м (2, табл. 5);
= 30 ккал/мчК - коэффициент теплопроводности стенки трубы;
зол. / зол. - отношение толщины к коэффициенту теплопроводности зольных отложений; для жидких топлив зол. / зол. = 0,002 м 2 чК/ккал (2, с. 43);
0 С - средняя температура нагреваемого продукта;
Теплонапряженность поверхности радиантных труб, приходящаяся на долю свободной конвекции:
Итак, температура продуктов сгорания, покидающих топку:
Как видим, рассчитанная температура Т п(расч.) не совпадает со значением, принятым в начале расчета, следовательно расчет повторяем, принимая Т п(зад.) = Т п(расч.) = К.
Результаты расчетов представлены в таблице 6.
Таблица 7 - Итерационный расчет температуры продуктов сгорания
Рассчитываем количество тепла, переданное продукту в камерах радиации:
Принципиальная схема расположения труб в камере радиации представлена на рисунке 6.
1) рассчитали температуру продуктов сгорания, покидающих топку, при помощи метода последовательного приближения; ее значение Т п = 1070 К;
2) фактическая теплонапряженность поверхности радиантных труб при этом составила q р = 24318,462 ккал/м 2 ч, не превышает величину допустимой теплонапряженности поверхности радиантных труб 35000 ккал/м 2 ·ч.
Объемный расход нагреваемого продукта рассчитывается по формуле:
где G с - производительность печи по сырью, т/сут.;
t - плотность продукта при средней температуре, кг/м 3 .
Площадь поперечного сечения трубы определяется уравнением:
где n - число потоков, принимаемn= 2, поскольку в данном типе печи 2 камеры радиации;
W - допустимая линейная скорость продукта, примем W = 2 м/с [2, с. 19];
d вн - расчетный внутренний диаметр трубы, м.
Из стандартных значений [2, табл. 5] выбираем диаметр трубы d н = 0,152 м, толщину стенки труб принимаем равной д= 0,008 м;
Определяем фактическую линейную скорость нагреваемого продукта:
Таблица 8 - Труба и фитинг, применяемые для трубчатой печи
Выводы: на данном этапе расчета вычислили диаметр печных труб, по нему выбрали стандартный диаметр d н = 0,152 м, толщину и шаг труб, и, исходя из стандартного диаметра, рассчитали фактическую линейную скорость нагреваемого продуктаW = 1,7218 м/с.
Целью данного этапа является, расчет поверхности конвекционных труб и проведение анализа эффективности работы камеры конвекции.
Поверхность (расчетная) конвекционных труб определяется по уравнению:
где Q к - количество тепла, воспринятое конвекционными трубами;
K - коэффициент теплопередачи от дымовых газов к нагреваемому продукту, Вт/(м 2 *К);
t ср - средняя разность температур, К.
Средняя разность температур определяется по формуле:
где , - соответстве
Технологический расчет трубчатой печи курсовая работа. Производство и технологии.
Сочинение По Русской Литературе Капитанская Дочка
Учебное пособие: Триггеры
Управление гостиничным бизнесом в Казахстане
Дипломная Работа На Тему Формування Екологічної Культури Молодших Школярів Під Час Вивчення Курсу "Я І Україна"
Реферат по теме Биосфера и ее эволюция, атмосфера, почва и вода
Реферат: Финансовый рынок и его механизм
Диссертация На Соискание Степени Магистра
Курсовая Работа На Тему Роль Коммерческого Банка В Кредитовании Малого И Среднего Бизнеса
Сочинение Миниатюра На Тему Книга Серьезная
Сочинение Яркие Краски Осени
Последовательность В Определении Основных Характеристик Дипломной Работы
Рамка Для Курсовой Работы А4 Word Скачать
Отзывчивость И Навязчивость Где Грань Сочинение
Какие Требования При Создании Реферата
Курсовая Повышение Рентабельности Работы Предприятия Отрасли
Отчет По Практике В Юридической Консультации
Реферат: CENSORSHIP WHO GIVES A F
Краткое Сочинение Сигнал
Сочинение Рассуждение Сильный Человек
Курсовая работа: Проект коробки скоростей вертикально-сверлильного станка
Функции Excel для финансовых расчетов по ценным бумагам - Программирование, компьютеры и кибернетика контрольная работа
Теоретико-правові засади міжвідомчої взаємодії органів та підрозділів безпеки дорожнього руху сил охорони правопорядку України у кризових ситуаціях - Государство и право статья
Историография в Дагестане XIX в. - История и исторические личности курсовая работа