нагревательные печи. Курсовой проект

• Название: Курсовой проект
• Анкор: нагревательные печи
• Дата: 14.04.2021
• Размер: 1.48 Mb.
• Имя файла: bibliofond.ru_795342.rtf
• Тип: Курсовой проект; #194858
• страница: 6 из 8

, (56)
где S₂ - расстояние между горизонтальными рядами труб:
м, (57)
м.

Рассчитаем среднюю теплонапряженность конвекционных труб:

^{Вт/м2. (58)
Принципиальная схема расположения труб в камере конвекции представлена на рисунке 7.}

Выводы:

) рассчитали поверхность нагрева конвекционных труб, получив следующий результат: Н_к = 774,078 м²;

) определили значение средней теплонапряженности конвекционных труб, оно составило Q_нк = 11092,145 Вт/м², что ниже допустимого значения (13956 Вт/м²).
.7 Гидравлический расчет змеевика трубчатой печи
Целью данного этапа является, расчет общего гидравлического сопротивления змеевика печи или давления на входе в змеевике.

Давление сырья на входе в печь складывается из следующих составляющих:
, (59)
где Р_к, DР_и, DР_н, DР_к, DР_ст. - соответственно давление сырья на выходе из змеевика печи; потери напора: на участке испарения, на участке нагрева радиантных труб, в конвекционных трубах; статический напор.

Значение Р_к известно из исходных данных:

Р_к = 2,2 ата = 2,2×101325 Па = 0,222915 МПа.

Остальные слагаемые необходимо рассчитать. Расчет начинается с определения потерь напора на участке испарения:
, (60)
где Р_н - давление в начале участка испарения, которое, в свою очередь, рассчитывается методом последовательного приближения (метод итераций), используя уравнение Бакланова:
, (61)
где А и В-расчетные коэффициенты:
, (62)

, (63)
где l - коэффициент гидравлического сопротивления (для атмосферных печей l = 0,02¸0,024 [2, с. 56]), принимаем l= 0,02;

L₁ - секундный расход сырья по одному потоку, кг/с;

- плотность сырья при средней температуре на участке испарения t_ср.и.;

d_вн - внутренний диаметр труб, м;

е - доля отгона сырья на выходе из змеевика;

r_п - средняя плотность паров при давлении 9,1 Па (при нагреве нефти 1/r_п = 3500).
^кг/с;
Рассчитаем длину участка испарения:
, (64)
где , , - соответственно теплосодержание парожидкостной смеси на выходе из змеевика, сырья на выходе из камеры конвекции, сырья при температуре начала испарения t_н.
, (65)
кДж/кг.

Рассчитаем эквивалентную длину радиантных труб:
, (66)
где l_р= 15,5 м - рабочая длина одной трубы;

l_э - эквивалентная длина печного двойника (ретурбента), зависящая от ^{наружного диаметра трубы d: м;}

n_р - число радиантных труб, приходящихся на один поток:
, (67)
где n = 2 - число потоков;

N_р - общее число радиантных труб:

^{шт.; (68)}
шт.;

^м.

Начинаем расчет давления в начале участка испарения Р_н методом итераций.

Предварительно задаемся значением Р_н, принимаем Р_н = 10,5 ата = 1,05 МПа, и по зависимости Р_н = f(t_н) [2, с. 8] находим температуру начала испарения продукта t_н, соответствующую этому давлению: t_н = 280 ⁰С.

Теплосодержание сырья при температуре начала испарения:
, (69)
^кДж/кг.

Длина участка испарения:

^м.

Средняя температура продукта на участке испарения:
⁰С. (70)
Его плотность при этой температуре:

^кг/м3.

Расчетные коэффициенты:

^;



Давление в начале участка испарения:





Так как рассчитанное Р_н не совпадает со значением, принятым ранее, то расчет необходимо повторить, задавшись Р_н(зад.) = Па. И так до тех пор, пока не будет достигнута необходимая точность.

Результаты дальнейших расчетов представим в виде таблицы.
Таблица 9- Итерационный расчет давления в начале участка испарения

№ итерации	Рн(зад.), Па	tн, 0С	tср.и., 0C	, кг/м3 , кДж/кгlи, мАВРн(расч.), Па
1	1050000,000	280,000	315,000	711,200	636,802	683,314	179,656	2696486,145	1155896,213
2	1155896,213	288,472	319,236	708,489	660,429	631,911	180,343	2915835,192	1113292,737
3	1113292,737	285,063	317,532	709,580	650,893	652,658	180,066	2823143,815	1130682,273
4	1130682,273	286,455	318,227	709,135	654,780	644,201	180,179	2860208,314	1123626,117
5	1123626,117	285,890	317,945	709,315	653,202	647,634	180,133	2845043,977	1126496,158
6	1126496,158	286,120	318,060	709,242	653,844	646,238	180,152	2851191,206	1125329,925
7	1125329,925	286,026	318,013	709,272	653,583	646,805	180,144	2848689,879	1125804,008
8	1125804,008	286,064	318,032	709,259	653,689	646,575	180,147	2849706,122	1125611,321
9	1125611,321	286,049	318,024	709,264	653,646	646,668	180,146	2849292,985	1125689,642
10	1125689,642	286,055	318,028	709,262	653,663	646,630	180,146	2849460,897	1125657,808
11	1125657,808	286,053	318,026	709,263	653,656	646,646	180,146	2849392,645	1125670,747
12	1125670,747	286,054	318,027	709,263	653,659	646,640	180,146	2849420,386	1125665,488
13	1125665,488	286,053	318,027	709,263	653,658	646,642	180,146	2849409,111	1125667,626
14	1125667,626	286,053	318,027	709,263	653,658	646,641	180,146	2849413,694	1125666,757
15	1125666,757	286,053	318,027	709,263	653,658	646,642	180,146	2849411,831	1125667,110
16	1125667,110	286,053	318,027	709,263	653,658	646,641	180,146	2849412,588	1125666,966
17	1125666,966	286,053	318,027	709,263	653,658	646,641	180,146	2849412,280	1125667,025
18	1125667,025	286,053	318,027	709,263	653,658	646,641	180,146	2849412,405	1125667,001

Теперь можем рассчитать потери напора на участке испарения:
МПа. (71)
Далее рассчитываем потери напора на участке нагрева радиантных труб:
, (72)
гдеl₂ - коэффициент гидравлического сопротивления для участка нагрева; принимаем l₂ = 0,035 [1, с. 483];

l_н - эквивалентная длина участка нагрева радиантных труб по одному потоку:
^{м; (73)}
r_ж.н. - плотность продукта при средней температуре (t_ср.н.) на участке нагрева радиантных труб:
^{0С; (74)
кг/м3.}

U - массовая скорость продукта в радиантных и в конвекционных трубах (в случае одинакового размера труб) на один поток:
^{кг/м2×с. (75)}



Рассчитываем потери напора в конвекционных трубах для одного потока:
, (76)
где U_к - массовая скорость продукта в конвекционных трубах:

U_к = U = кг/м²×с;

r_ж.к. - плотность продукта при средней температуре в конвекционных трубах:
^{0С; (71)
кг/м3;}

l_к - эквивалентная длина конвекционных труб:
, (77)
где n_к - число конвекционных труб в одном потоке:
<sup>шт.; (78)
м;

МПа.</sup>

Статический напор в змеевике печи рассчитывается по формуле:
, (79)
где h_т - высота камеры радиации:
; (80)
^м;

h_к - высота камеры конвекции (рассчитана ранее): h_к = 6,9078 м;

r_ж - плотность продукта при средней температуре:
<sup>0С;
кг/м3;

МПа.</sup>

Подставляя полученные данные, определяем давление сырья на входе в печь:

^МПа.

Принципиальная схема змеевика трубчатой печи представлена на рисунке 8.

Выводы:

) на данном этапе рассчитали давление сырья на входе в змеевик печи путем прибавления к давлению на выходе потерь напора, определяемых отдельно для каждого из трех участков змеевика (конвекционные трубы, участок нагрева и участок испарения радиантных труб), а также статического напора;

) по результатам расчетов значение его составляет Р₀ = 1,532227 Па и значительно превышает давление на выходе из змеевика, что объясняется в основном большими потерями напора на участке испарения радиантных труб.