|
|
Курсовая работа, расчет печи. Курсова_Печь. 1литературный обзор 2 1Принцип действия тепловых насосов 2
3.4 Расчет величины эксергий потоков, соствление энергетического и эксергетического балансов, разработка эксергетических и энергетических потоков через трубчатую печь
Эксергетический баланс камеры сгорания можно представить в виде:
 , (3.41)
где  – эксергия исходного топлива, кДж/кг;  – эксергия окислителя (атмосферного воздуха), кДж/кг;  – эксергия продуктов сгоорания, кДж/кг;
 – потери эксергии в окружающую среду, кДж/кг;  – потери эксергии вследствие необратимого процесса горения, кДж/кг;  и  – потери эксерии от механического и химического недожого, кДж/кг.
Эксергию топлива с недостаточной для приближенных практических расчетов определяют по формуле:
 , (3.42)
где  – низшая теплота сгорания топлива кДж/кг.
 кДж/кг.
Эксергия продуктов сгорания топлив определяется по формуле:
 , (3.43)
где Т0 – температура окружающего воздуха, К;  – калориметрическая температура горения (определяется по графику q – Т при  ), К
Нам известны Тух и Тпот, и, соответственно  , но они меньше  и Тк. Так как график q – Т линейный, воспользуемся линейной экстраполяцией. Получаем Тк = 3202,71 К.
 кДж/кг
Потери эксергии при горении состоят из потерь, связанных с механических и химическим недожогом, потерь в окружающую среду и потерь, вследствие необратимости реакций горения.
Потери эксергии от механического и химического недожога равны соответствующим потерям в тепловом балансе, так как связаны с недополучением определенного количества энергии, а, следовательно, и эксергии. Данные потери эксергии при правильной оптимизации процесса горения газа отсутствуют.
Потери в окружающую среду определяются по формуле:
 , (3.44)
где  – тепловой поток в окружающую среду, кДж/кг. Если принять тепловой поток в окружающую среду равным 2 – 5 % от выделившегося при горении тепла , то  ;  – теоретическая температура горения, К. Для природных газов  ºС.
Принимаем  ºС К
 кДж/кг;
 кДж/кг
Определим эксергию поступающего воздуха.
Примем, что воздух поступает в печь без предварительного подогрева при TB= 293К, ср= 1,0041 кДж/(кг·К), тогда получаем:
 кДж/кг (3.45)
Расход воздуха:
 кг/с (3.46)
= 5,33 кДж/кг (3.47)
Потери вследствие необратимого процесса горения вычисляется из эксергетического баланса:
 кДж/кг.
Сумма потерь эксергии определяется по формуле:
 кДж/кг (3.48)
Эксергетический КПД камеры сгорания:
 (3.49)
По полученным данным строим диаграмму эксергетических потоков
(рисунок 2).
 
      
ЕВ = 5,33 кДж/кг
 ККкДж/кг
    
ПЕЧЬ
ЕП.С. = 44256 кДж/кг
  
ЕТ = 57335,74 кДж/кг
Рисунок 2 – Диаграмма эксергетических потоков
3.4.2 Энергетический баланс трубчатой печи
Согласно закону сохранения энергии уравнение теплового баланса трубчатой печи выглядит следующим образом:
 , (3.50)
где  и  – статьи прихода и расхода тепла соответственно.
Расчет теплового баланса ведется на 1 кг топлива.
Статьи расхода тепла:
 , (3.51)
где  – полезно использованная в печи теплота, потери тепла с уходящими дымовыми газами и потери тепла в окружающую среду, соответственно, кДж/кг.
Статьи прихода тепла:
 (3.52)
где  ,  ,  – теплоемкости топлива, воздуха и форсуночного водяного пара, соответственно, кДж/кг;  ,  ,  – температура топлива, воздуха и форсуночного пара, соответственно, ºС.
Явное тепло топлива, воздуха и водяного пара обычно невелико и им пренебрегают в технических расчетах. Поэтому уравнение теплового баланса запишется в следующем виде:
 ; (3.53) , (3.54)
откуда
 , (3.55)
где  – КПД печи.
 кДж/кг
Ранее было принято, что  . Отсюда находим  :
 кДж/кг кДж/кг
По полученным данным строим диаграмму энергетических потоков процесса теплообмена (рисунок 3).
  
qух = 6000 кДж/кг
   
Qприхода = 57271,3 кДж/кг
qпот = 3307,8 кДж/кг
qпол = 47963,5 кДж/кг
Рисунок 3 – Диаграмма энергетических потоков
Заключение
В данной курсовой работе был сделан расчет и спроектирована трубчатая печь для нагрева и частичного испарения нефти. Была выбрана печь беспламенного горения с двухрядным экраном двухстороннего облучения, с горизонтальным шахматным расположением труб и двумя нижними конвекционными секциями.
При шахматном расположении труб теплоноситель перемешивается лучше, и теплообмен протекает более интенсивно. Шахматное расположение труб дало бы большее значение коэффициента теплоотдачи, чем коридорное, но удобства монтажа заставляют чаще применять именно коридорное расположение труб. Для конвекционной камеры неравномерность коэффициента теплоотдачи имеет меньшее значение, так как температура конвекционных труб ниже, чем радиантных и, соответственно, меньше вероятность их прогара. Перемешивание пришахматном расположении трубболее интенсивно, чем при коридорном, что обусловливает более эффективную теплоотдачу.
Как видно, шахматное расположениетруб отличается от коридорного несколько повышенным коэффициентом теплоотдачи.
Расчет состоял из 4х этапов, в ходе которых были получены данные.
1) коэффициент полезного действия η = 0,858
2)полезная тепловая нагрузка  = 21655,55 кВт;
3) полная тепловая нагрузка QT = 25239,6 кВт
4)тепловая напряженность топочного пространства qv = 143,22 кВт/м3;
5) расход топлива B = 1648,13 кг/ч.
Было определено количество радиантных труб, что составило 70 шт и была определена поверхность нагрева радиантных труб Нр = 262,56 м2, так же основные размеры камеры радиации. Количество горелок составило 362 штуки. В результате расчетов определили величины эксергий потоков, составили эксергетический и энергетический балансы Qрасхода = Qприхода = 57271,3 кДж/кг.
Список использованных источников
Горшков, В.Г. Тепловые насосы. Аналитический обзор / В.Г Горшков // Справ. пром. оборудования. – 2004. – № 2. – С. 47–80.
Рей, Д. Тепловые насосы / Д. Рей, Д.М. Макмайкл. – М.: Энергоатомиздат, 1982. – 224 с.
Васильев, Л.Л. Перспективы применения тепловых насосов в республике Беларусь / Л.Л. Васильев // Электрон. журн. энергосервисн. компании «Экологические системы» [Электронный ресурс]. – 2005. – № 7.
Ижванов, Л.А. Разработка гидридных тепловых насосов / Л.А. Ижванов, А.И. Соловей // Рос. хим. журн. – 2001. – T. XLV, № 5–6. – С. 112–118.
Хутская Н.Г. Основы энергосбережения/ Н.Г. Хутская // Курс лекций, БНТУ, 2000.
Энергосбережение в системах теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха [Текст]: [учебное пособие] / А. М. Протасевич. - Минск: Новое знание; Москва: ИНФРА-М, 2012. – 285 с.
Теплоутилизаторы. [Электронный ресурс ] URL: https://studref.com/607083/tehnika/teploobmenniki_utilizatory_teploty_teplovyh_trubah/ (дата обращения 24.06.2018)
Кузнецов А.А. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. / Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н. - Издательство «Химия», Ленинградское отделение, г. Ленинград., 1974 г, стр. 153-183.
Баклашов, В. Е. Трубчатые печи / В. Е. Баклашов, В. Ф. Дребенцов, Т. Г. Калинина, Н. И. Сметанкина, Е. И. Ширман. - М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985 г. - 36 с.
Казеннов, А. А. Горелки для трубчатых печей: каталог / А. А. Казеннов А.А., Г. В.Филатов, Ц. А. Бакшиян, М. Н. Вергасова. – М.: ЦИНТИ- ХИМНЕФТЕМАШ, 1990. – 34 с.
|
|
|
Скачать 0.64 Mb.