курсовая управление технологическим процессом. Литература 67 введение ооо лукойлнижегороднефтеоргсинтез

Название	Литература 67 введение ооо лукойлнижегороднефтеоргсинтез
Анкор	курсовая управление технологическим процессом
Дата	21.01.2021
Размер	467.88 Kb.
Формат файла
Имя файла	KP_MDK_02_01.docx
Тип	Литература #170203
страница	3 из 4

1 2 3 4

, (6)

где

- низшая объёмная теплота сгорания топлива, кДж/м³;

- плотность топливного газа, кг/м³.

Рассчитываем плотность газа ρ_г, кг/м³,по формуле (7):

. (7)

Рассчитаем плотность газа по формуле (7):

Получим:

.

Рассчитаем массовую низшую теплоту сгорания по формуле (6):

.

Получим:

кДж/кг.

Рассчитываем элементарный состав топлива в массовых процентах

Рассчитываем содержание углерода С, % масс., по формуле (8):

, (8)

где

– число атомов углерода в данном компоненте топлива;

– содержание соответствующего компонента в топливе, % масс.;

– молекулярная масса любого компонента в топливе.

Рассчитаем содержание углерода по формуле (8):

Получим:

C = 68,23 % масс.

Рассчитываем содержание водорода H, % масс., по формуле (9):

, (9)

где

– число атомов углерода в данном компоненте топлива.

Рассчитаем содержание водорода по формуле (9):

Получим:

H = 31,00 % масс.

Рассчитываем содержание серы S, % масс., по формуле (10):

(10)

Рассчитаем содержание серы по формуле (10):

Получим:

S = 0,77 % масс.

Проверка:
C+H+S=100,00% масс. (11)

68,23+31,00+0,77=100,00% масс.

Рассчитываем теоретическое количество воздуха необходимого для сжигания 1кг газа L₀, кг/кг, по формуле (12):

, (12)

где С, H, S, –содержание углерода, водорода, серы, кислорода, %масс.

Рассчитаем теоретическое количество воздуха необходимого для сжигания 1кг газа по формуле (12):

Получим:

кг/кг.

Рассчитываем действительное количество воздуха

, кг/кг, по формуле (13):

, (13)

где α – коэффициент избытка воздуха, принимаем α = 1,15.

Рассчитаем действительное количество воздуха по формуле (13):

Получим:

.

Рассчитываем количество продуктов сгорания образующихся при сгорании 1 кг топлива.

Рассчитываем количество углекислого газа, образующегося при сгорании 1 кг топлива

, кг/кг, по формуле (14):

, (14)

где С – содержание углерода, % масс.

Рассчитаем количество углекислого газа, образующегося при сгорании 1 кг топлива по формуле (14):

.

Получим:

кг/кг.

Рассчитываем количество воды, образующейся при сгорании 1 кг топлива

, кг/кг, по формуле (15):

, (15)

где Н – содержание водорода, % масс.

Рассчитаем количество воды, образующейся при сгорании 1 кг топлива по формуле (15):

Получим:

кг/кг.

Рассчитываем количество кислорода, образующегося при сгорании 1 кг топлива

, кг/кг, по формуле (16):

, (16)

где L₀ –теоретическое количество воздуха необходимое для сжигания 1 кг газа, кг/кг.

_{Рассчитаем}количество кислорода, образующегося при сгорании 1 кг топлива по формуле (16):

.

Получим:

кг/кг.

Рассчитываем количество азота, образующегося при сгорании 1 кг топлива

, кг/кг, по формуле (17):

, (17)

где L_d –действительное количество воздуха, кг/кг.

Рассчитаем количество азота, образующегося при сгорании 1 кг топлива по формуле (17):

Получим:

кг/кг.

Рассчитываем количество оксида серы, образующегося при сгорании 1 кг топлива

, кг/кг, по формуле (18):

(18)

Рассчитаем количество оксида серы, образующегося при сгорании 1 кг топлива по формуле (18):

.

Получим:

кг/кг.

Рассчитываем суммарное количество продуктов сгорания

,кг/кг, по формуле (19):

(19)

Рассчитываем суммарное количество продуктов сгорания по формуле (19):

.
Получим:

кг/кг.

Рассчитываем объемное количество продуктов сгорания на 1 кг топлива.

Рассчитываем объемное количество углекислого газа на 1 кг топлива

, по формуле (20):

(20)

Рассчитаем объемное количество углекислого газа на 1 кг топлива по формуле (20):

Получим:

м³/кг.

Рассчитываем объемное количество воды на 1 кг топлива

, по формуле (21):

(21)

Рассчитаем объемное количество воды на 1 кг топлива по формуле (21):

Получим:

м³/кг.

Рассчитываем объемное количество кислорода на 1 кг топлива

, по формуле (22):

(22)

Рассчитаем объемное количество кислорода на 1 кг топлива по формуле (22):

Получим:

м³/кг.

Рассчитываем объемное количество азота на 1 кг топлива

, по формуле (23):

(23)

Рассчитаем объемное количество азота на 1 кг топлива по формуле (23):

Получим:

м³/кг.

Рассчитываем объемное количество оксида серы на 1 кг топлива

, по формуле (24):

(24)

Рассчитаем объемное количество оксида серы на 1 кг топлива по формуле (24):

Получим:

м³/кг.

Рассчитываем суммарный объем продуктов сгорания

м³/кг, по формуле (25):

(25)

Рассчитаем суммарный объем продуктов сгорания по формуле (25):

Получим:

м³/кг.

Рассчитываем плотность продуктов сгорания при Т=273К, р=0,1МПа, ρ₀, кг/м³, по формуле (26):

, (26)

где

– суммарное количество продуктов сгорания, кг/кг;

–суммарный объём продуктов сгорания, м³/кг.

Рассчитаем плотность продуктов сгорания при Т=273К, р=0,1МПа по формуле (26):

Получим:

кг/м³.

Рассчитываем энтальпию продуктов сгорания на 1 кг топлива при различных температурах

, кДж/кг, по формуле (27):

, (27)

где Т – температура продуктов сгорания, К;

m_i– масса i–ого компонента;

С_i – средняя массовая теплоемкость i–ого компонента, кДж/кг·K.

I

₂₇₃ = 0 кДж/кг._{I 300} = (300 – 273)· (2,50·0,8286 + 2,79·1,8632 + 0,65·0,9169 + 16,59·1,0308 + 0,02·

·0,6150)

Получим:

I

₃₀₀ = 674,46 кДж/кг.

I

₅₀₀ = (500 – 273) · (2,50·0,9207 + 2,79· 1,9004 + 0,65·0,9391 + 16,59·1,0362 + 0,02·

·0,6682)

Получим:

I

₅₀₀ = 5768,07 кДж/кг.

I

₇₀₀ = (700 – 273) · (2,50·0,9906 + 2,79· 1,9557 + 0,65·0,9688 + 16,59·1,0500 + 0,02·

·0,7122)

Получим:

I

₇₀₀ = 11102,00 кДж/кг.

I

₉₀₀ = (900 – 273) · (2,50·1,0463+ 2,79· 2,0181 + 0,65·0,9960 +16,59·1,0697 +

+ 0,02·0,7415

I

₉₀₀ = 16715,82 кДж/кг.

I

₁₁₀₀ = (1100 – 273) · (2,50·1,0902 + 2,79· 2,0847 + 0,65·1,0182 +16,59·1,0886 +

+ 0,02·0,7653)

Получим:

I

₁₁₀₀ = 22568,83 кДж/кг.

Результаты расчета сводим в таблицу

Таблица 11 – Энтальпия продуктов сгорания

Т, К	273	300	500	700	900	1100
, кДж/кг	0	674,46	5768,07	11102,00	16715,82	22568,83

На основании практических данных строим график зависимости

2.4 Расчет КПД печи, ее тепловая нагрузка и расход топлива

Рассчитываем КПД печи η, по формуле (28):

, (28)

где

– потери тепла в окружающую среду в долях от низшей теплоты сгорания топлива, принимаем 0,06;

– потери тепла с уходящими дымовыми газами в долях от низшей теплоты сгорания.

Рассчитываем температуру уходящих дымовых газов

, K, по формуле (29):

ΔТ, (29)

где

– температура сырья на входе;

ΔТ– температура дымовых газов, попадающих в конвекционную камеру печи, принимаем 120 K.

Рассчитаем температуру уходящих дымовых газов по формуле (29):

.

Получим:

.

Определяем потери тепла с уходящими дымовыми газами

кДж/кг

Рассчитаем КПД печи по формуле (28):

Получим:

Рассчитываем полную тепловую нагрузку печи

, кВт, по формуле (30):

, (30)

где

– полезное тепло печи, кВт.

Рассчитываем полезное тепло печи

, кВт, по формуле (31):

, (31)

где

– производительность печи по сырью, кг/с;

– энтальпия жидкой фазы сырья на выходе и входе в печь при

, кДж/кг;

– расход ВСГ и цВСГ, кг/с;

– энтальпия цВСГ на выходе и входе в печь при

, кДж/кг.
Рассчитываем относительную плотность сырья

по формуле (32):

(32)

Рассчитаем относительную плотность сырья по формуле (32):

Получим:

_{Рассчитываем энтальпию сырья}_I₍_i_{), кДж/кг, по формуле (33):}_I₍_i₎₌, (33)

_где_I₍_i₎_max_{–максимальная энтальпия при минимальной плотности, кДж/кг;}_I₍_i₎_min_{–минимальная энтальпия при максимальной плотности, кДж/кг.}

_{∆=(0,900-0,851)·1000.}.

=49.

Рассчитываем энтальпию сырья на входе в печь i_T₁, кДж/кг, по формуле (33):

Получим:

_{Рассчитываем энтальпию сырья на выходе из печи}_iT_{2, кДж/кг, по формуле (33):}

Получим:

_{Рассчитываем значения приведенного давления}_P_{пр по формуле (34):}

(34)

_{Рассчитываем значения приведенной температуры Тпр по формуле (35):}

, (35)

где Р_кр  критическое давление, МПа;

Т_кр критическая температура, К.

_{Таблица 12 − Данные для нахождения энтальпий циркулирующего водородсодержащего газа на входе в печь при Т = 573К (}_t_{= 300°}_C_{) и}_P_{= = 4,0 МПа}

Компоненты	yi	Ткр, К	Ркр, МПа	Тпр	Рпр	М∆I/Tкр, кДж/кг	∆I, кДж/кг	Iну, кДж/кг	Iну-∆I, кДж/кг	(Iну-∆I)∙yi, кДж/кг
H₂	0,9102	-	-	-	-	-	-	4336,6500	4336.6500	3947,22
CH₄	0,0700	190,5	4,72	3,01	0,85	1,00	11,91	791,0719	779,0719	54,54
C₂H₆	0,0147	305,2	5,06	1,88	0,79	2,40	24,42	681,2939	658,8739	9,69
C₃H₈	0,0041	369,8	4,34	1,55	0,92	4,00	33,62	666,6289	633,0089	2.60
_iC₄H₁₀	0,0002	406,7	3,77	1,41	1,06	6,00	42,07	668,3050	626,2350	0,13
_nC₄H₁₀	0,0002	425,8	3,56	1,35	1,12	7,00	51,39	668,3050	616,9150	0,12
_iC₅H₁₂	0,0002	467,8	3,44	1,22	1,16	8,00	51,98	665,3219	613,3419	0,12
_nC₅H₁₂	0,0004	470,2	3,41	1,22	1,17	8,00	52,24	665,3219	613,0819	0,25
Итого	1,0000									4014.67

_{Таблица 13 − Данные для нахождения энтальпий циркулирующего водородсодержащего газа на выходе из печи при Т = 638К (}_t_{= 365°}_C_{) и}_P_{= 3,95 МПа}

Компоненты	yi	Ткр, К	Ркр, МПа	Тпр	Рпр	М∆I/Tкр, кДж/кг	∆I, кДж/кг	Iну, кДж/кг	Iну-∆I, кДж/кг	(Iну-∆I)∙yi, кДж/кг
H₂	0,9102	-	-	-	-	-	-	5281,7045	5281,7045	4807,41
CH₄	0,0700	190,5	4,72	3,35	0,84	0,85	10,12	1009,7690	999,6490	69,98
C₂H₆	0,0147	305,2	5,06	2,09	0,78	2,00	20,35	880,1094	859,7594	12,64
C₃H₈	0,0041	369,8	4,34	1,73	0,91	3,00	25,21	862,9908	837,7808	3,43
_iC₄H₁₀	0,0002	406,7	3,77	1,57	1,05	4,00	28,05	862,7629	834,7129	0,17
_nC₄H₁₀	0,0002	425,8	3,56	1,50	1,11	5,00	36,71	862,7629	826,0529	0,17
_iC₅H₁₂	0,0002	467,8	3,44	1,36	1,15	7,00	45,48	858,7404	813,2604	0,16
_nC₅H₁₂	0,0004	470,2	3,41	1,36	1,16	7,00	45,71	858,7404	813,0304	0,33
Итого	1,0000									4894,29

Рассчитаем полезное тепло печи по формуле (31):

.

Получим:

= 29908384,69 кДж/ч.

= 8307,88 кВт

Рассчитываем часовой расход топлива В, кг/ч, по формуле (36):

(36)
где Qпол –полезное тепло печи, кДж/ч;

–массовая низшая теплота сгорания , кДж/кг;

–КПД печи.

Рассчитаем часовой расход топлива по формуле (36):

Получим:

кг/ч.

В=0,14 кг/с.
2.5 Расчет камеры радиации и камеры конвекции

Расчет камеры радиации

Задаемся температурой дымовых газов над перевальной стенкой

, ˚С

= 800˚С.
T_n₌1073K.

Рассчитываем среднюю теплоемкость продуктов сгорания на 1 кг топлива при

,с_рт,,кДж/кг·К, по формуле (37):

, (37)

где c

– теплоемкости продуктов сгорания 1кг топлива, кДж/кг·К.

Рассчитаем среднюю теплоемкость продуктов сгорания на 1 кг топлива при 800˚С по формуле (37):

.

Получим:

кДж/кг·К.

Рассчитываем максимальную расчетную температуру горения t_max,°С, по формуле (38):

, (38)

где

– приведенная температура исходной системы, ˚С

;

– к.п.д. топки, принимаем 0,95.

Рассчитаем максимальную расчетную температуру горения по формуле (38):

Получим:

Рассчитываем количество тепла, воспринимаемого сырьем через радиантные трубы

, кВт, по формуле (39):

, (39)

где

– энтальпия дымовых газов при температуре перевала, кДж/кг I_tn=21216 кДж/кг.

Рассчитаем количество тепла, воспринимаемого сырьем через радиантные трубы по формуле (39):

.

Получим:

кВт.

Рассчитываем тепло воспринимаемое сырьём через конвекционные трубы Q_к, кВт, по формуле (40):

, (40)

где

 полезное тепло печи, кВт;

 количество тепла, воспринимаемое сырьём через радиантные трубы, кВт.

Рассчитаем тепло воспринимаемое сырьём через конвекционные трубы по формуле (40):

= 8307,88 – 6997,43.

Получим:

кВт.

Рассчитываем энтальпию сырья на входе в радиантные трубы I_к, кДж/кг, по формуле (41):

(41)

где

 энтальпия сырья при входе в печь, кДж/кг;

 тепло, воспринимаемое сырьём конвекционными трубами, кВт;

 количество сырья, кг/ч.

Рассчитаем энтальпию сырья на входе в радиантные трубы по формуле (41):

Получим:

кДж/кг.

_{Этой энтальпии соответствует температура сырья на входе в радиантные трубы}_t_к,°С

_T_{к = 587}_K_.

_t_{к = 314 °}_C_.

Рассчитываем среднюю температуру наружной поверхности радиантных труб, t_ср.т., ºС, по формуле (42):

(42)

где

 конечная температура нагрева сырья, ºС;

 разность температур между наружной поверхностью труб и температурой сырья, ºС.

Рассчитаем среднюю температуру наружной поверхности радиантных труб по формуле (42):

Получим:

°С..

Т_ср.т.=633 К.

Рассчитываем общее количество тепла, вносимого в топку одним топливом

по формуле (43):

(43)

Рассчитаем общее количество тепла, вносимого в топку одним топливом по формуле (43):

.

Получим:

Рассчитываем предварительное значение эквивалентной абсолютно черной поверхности H_S,м², по формуле (44):

, (44)
где

– общее количество тепла, вносимого в топку одним топливом, кВт;

– теплонапряжение радиантных труб, Вт/

.

Рассчитаем предварительное значение эквивалентной абсолютно черной поверхности по формуле (44):

Получим:

м².

Задаемся степенью экранирования кладки, принимаем

Рассчитываем эффективную лучевоспринимающую поверхность H_л, м², по формуле (45):

, (45)

где

– величина, рассчитываемая по графику (

).

Рассчитаем эффективную лучевоспринимающую поверхность по формуле (45):

Получим:

м².

Рассчитываем размер экранированной плоской поверхности, заменяющей трубы Н,

, по формуле (46):

, (46)

где К – фактор формы для однородного экрана, принимаем К=0,87.

Рассчитаем размер экранированной плоской поверхности, заменяющей трубы по формуле (46):

Получим:

м².

Рассчитываем поверхность радиантных труб всей печи

, по формуле (47):

. (47)

Рассчитаем поверхность радиантных труб всей печи по формуле (47):

Получим:

.

_{Поверочный расчет камеры радиации}

_{Рассчитываем размер неэкранированной поверхности кладки}_F_{, м2, по формуле (48):}

(48)

_{Рассчитаем размер неэкранированной поверхности кладки по формуле (48):}

Получим:

.

_{Рассчитываем более точное значение эквивалентной абсолютно черной поверхности}_Hs_{, м2, по формуле (49):}

_{, (49)}

_{где Ɛ}_v_{– степень черноты поглощающей среды;}

_φ(_T_{)– принимается равной 0,8–0,85;}

_Ɛ_H_{, Ɛ}_F_{– степень черноты экрана и кладки печи ;}

_{β– степень черноты поглощения.}

_{Рассчитываем степень черноты поглощения}_β_{по формуле (50):}

_{, (50)}

_где_угловой коэффициент взаимного излучения поверхностей экрана и кладки, принимаем  = 0,4;

_степень черноты поглощающей среды.
_{Рассчитываем степень черноты поглощения Ɛ}_v_{по формуле (51):}

_{, (51)}

_{где α – коэффициент избытка воздуха.}

_{Рассчитаем степень черноты поглощения по формуле (51):}

Получим:

_{Рассчитаем степень черноты поглощения по формуле (50):}

Получим:

.

_{Рассчитаем более точное значение эквивалентной абсолютно черной поверхности по формуле (49):} .

Получим:

._{Рассчитываем коэффициент теплоотдачи свободной конвекцией, от дымовых газов к радиантным трубам ɑк, Вт/(м2·К), по формуле (52):}

. ₍₅₂₎

_{Рассчитываем коэффициент теплоотдачи свободной конвекцией, от дымовых газов к радиантным трубам по формуле (52):}

.

Получим:

Вт/м²·К.

_{Рассчитываем температурную поправку теплопередачи в топке ΔТ, К, по формуле (53):}

_{, (53)}

_{где С}_S_{– постоянное излучение абсолютно черного тела С}_S_{= 5,67 Вт/м2К.}

_{Рассчитаем температурную поправку теплопередачи в топке по формуле (53):}

Получим:

.

_{Рассчитываем аргумент излучения}_x_{по формуле (54):}

. ₍₅₄₎

_{Рассчитаем аргумент излучения по формуле (54):}

Получим:

_β_s_=0,49.

_{Рассчитываем уточненную температуру дымовых газов над перевальной стенкой}_T_{п, К, по формуле (55):}

₍₅₅₎

_{Рассчитаем уточненную температуру дымовых газов над перевальной стенкой по формуле (55):}

.

Получим:

K. _tn_{= 792,83 °С.}

_{Рассчитываем коэффициент прямой отдачи μ по формуле (56):}

_{, (56)}

_{где – приведенная температура исходной системы, ˚С, (}_t_0=20°_C_).

_{Рассчитаем коэффициент прямой отдачи по формуле (56):}

Получим:

.

_{Рассчитываем количество тепла, полученного радиантными трубами}_Qp_{, кВт, по формуле (57):}

. ₍₅₇₎

_{Рассчитаем количество тепла, полученного радиантными трубами по формуле (57):}

.

Получим:

.

_{Рассчитываем тепловую напряженность радиантных труб}_q_{р.тр ,}_{кВт/м , по}

_{формуле (58):}

₍₅₈₎

_{Рассчитаем тепловую напряженность радиантных труб по формуле (58):}

Получим:

.

_{Рассчитываем полезную поверхность одной трубы}_F_{тр, м2, по формуле (59):}

₍₅₉₎

_где_d_{– диаметр трубы печи, м;}

_l_{– длина одной трубы, м.}

_{Рассчитаем полезную поверхность одной трубы по формуле (59):}

Получим:

м².

_{Рассчитываем число труб в радиантной камере}_n_{р, шт, по формуле (60):}

₍₆₀₎

_{Рассчитаем число труб в радиантной камере по формуле (60):}

Получим:

шт.

_{Расчет камеры конвекции}

_{Рассчитываем тепловую нагрузку камеры конвекции}_Q_к,_кВт_,_{по формуле (61):}
. ₍₆₁₎

_{Рассчитаем тепловую нагрузку камеры конвекции по формуле (61):}

_Q_{к= 8316,55 – 7077,05.}

Получим:

_Q_к_{=1239,50 кВт.}

_{Рассчитываем энтальпию сырья при входе в радиантные трубы (на выходе из конвекционных труб)}_I_{к, кДж/кг, по формуле (62):}

_{, (62)}

_где

1 2 3 4