Главная страница
Навигация по странице:

  • 1. Расчет горения топлива

  • 2. Расчет к.п.д. печи

  • 4. Расчет конвективной поверхности нагрева печи

  • Ход выполнения работы

    		•

    Расчет трубчатой печи для подогрева нефти Последовательность расчета печи


    Скачать 172 Kb.
    НазваниеРасчет трубчатой печи для подогрева нефти Последовательность расчета печи
    Дата29.11.2018
    Размер172 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаmu4.doc
    ТипДокументы
    #58149

    Расчет трубчатой печи для подогрева нефти
    Последовательность расчета печи:

    1. Рассчитывают процесс горения топлива.

    2. Определяют к.п.д. печи, ее полезную и полную тепловую мощность, расход топлива.

    3. Определяют поверхность нагрева радиантных труб и основные размеры камеры радиации (топки).

    4. Проверяют, находится ли скорость сырья на входе в змеевик печи в допустимых пределах.

    5. Рассчитывают лучистый теплообмен в топке.

    6. Определяют площадь поверхности конвективного нагрева, число конвекционных труб и размеры камеры конвекции.

    1. Расчет горения топлива

    Рассчитывается низшая теплота сгорания топлива:

    (1),

    где: - удельная теплота сгорания i- го компонента топлива, кДж/м3, - содержание i- го компонента в топливе, % об. расчет вести без учета теплоты окисления азота.

    Пересчитать теплоту сгорания в кДж/кг, для чего рассчитать плотность топлива.

    Пересчитать состав топлива в % масс.

    Рассчитать элементный состав топлива, % масс. Выполнить проверку:

    C+N+H+O=100% (2)

    Определить теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания 1кг газа по формуле:

    , [кг/кг] (3)

    Для печей с излучающими стенками коэффициент избытка воздуха принимают . Принять любой коэффициент избытка, из приведенного интервала и рассчитать действительное количество воздуха:

    (4)

    Плотность воздуха при нормальных условиях – 1.293 кг/м3.

    Определить количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1кг топлива, кг/кг.

    (5)

    Проверку правильности расчета выполнить по формуле:

    (6)

    Содержанием влаги в воздухе пренебрегаем.

    Рассчитать объемное количество продуктов сгорания на 1кг топлива (при нормальных условиях), м3/кг.

    (7)

    где: Mi – молекулярная масса i- го компонента топлива.

    Определить плотность продуктов сгорания (при нормальных условиях), м3/кг.

    (8)

    Определить энтальпию продуктов сгорания 1кг топлива при Т=273, 300, 500, 700, 1100, 1500, 1900 К по формуле:

    (9)

    где: сi– массовая теплоемкость продукта сгорания.

    Построить график q-T.

    Таблица 1. Состав топлива

    № вар.
    Состав топлива, % об.

    СН4
    С2Н6
    С3Н8
    н-С4Н10
    СО2
    N2

    1
    98
    0.3
    0.2
    0.1
    0.3
    1.1

    2
    99
    0.2
    0.1
    -
    0.2
    0.5

    3
    95
    0.8
    0.6
    0.2
    1.2
    2.2

    4
    97
    0.7
    0.5
    0.3
    0.4
    1.1

    5
    98
    0.2
    0.1
    0.1
    0.6
    1

    6
    96
    0.8
    0.4
    0.2
    0.6
    2

    7
    97
    0.6
    0.4
    0.2
    0.3
    1.5

    8
    98.5
    0.5
    0.2
    0.1
    0.2
    0.5

    9
    97
    0.4
    0.6
    0.5
    0.5
    1

    10
    95.5
    0.5
    0.5
    1
    1
    1.5


    Таблица 2. Плотность компонентов топлива, кг/м3

    СН4
    С2Н6
    С3Н8
    н-С4Н10
    СО2
    N2

    0.72
    1.36
    2.02
    2.673
    1.98
    1.25


    Таблица 3. Теплоемкость продуктов сгорания, кДж/(кг*К)

    Т, К
    О2
    N2
    СО2
    Н2О

    273
    0.9148
    1.0304
    0.8147
    1.8594

    300
    0.9169
    1.0308
    0.8286
    1.8632

    500
    0.9391
    1.0362
    0.9207
    1.9004

    700
    0.9688
    1.0500
    0.9906
    1.9557

    900
    0.9960
    1.0697
    1.0463
    2.0181

    1100
    1.0182
    1.0886
    1.0902
    2.0847

    1500
    1.0530
    1.1279
    1.1564
    2.2195

    1700
    1.0664
    1.1443
    1.1811
    2.2827

    1900
    1.0789
    1.1581
    1.2020
    2.3417



    Таблица 4. Удельные теплоты сгорания компонентов топлива

    компонент


    СН4
    360.33

    С2Н6
    631.8

    С3Н8
    913.8

    н-С4Н10
    1195.0



    2. Расчет к.п.д. печи, тепловой нагрузки, расхода топлива

    Рассчитать к.п.д. печи по формуле:

    (1)

    где: - потери тепла в окружающую среду, в долях от низшей теплоты сгорания топлива; - потери тепла с уходящими газами, в долях от низшей теплоты сгорания топлива.

    Принять =0.06 и температуру уходящих дымовых газов на 120 К выше температуры поступающего в печь сырья, по графику q-T найти потерю тепла с газами, ее долю от низшей теплоты сгорания топлива и к.п.д. печи.

    Рассчитать полную тепловую нагрузку печи по формуле:

    (2)

    где: - полезное тепло печи, кДж/час, которое рассчитывается по формуле:

    (3)

    где: е – массовая доля отгона сырья на выходе из печи, qnT, qжT– энтальпии паровой и жидкой фаз при Т1 – на входе в печь, К; при Т2 – на выходе, К; G – расход нефти, т/сутки.

    Доля отгона сырья рассчитывается однократным испарением при соответствующей температуре Т2, которая задана в таблице 1. По таблицам энтальпий жидких нефтепродуктов и нефтяных паров, зная плотности нефти, отгона и остатка определяются энтальпии всех потоков при соответствующих температурах.

    После расчета определяем полную тепловую нагрузку печи, и затем часовой расход топлива (кг/час) по формуле:

    (4)

    затем пересчитываем в объемный расход, используя соответствующую плотность топлива.

    Таблица 1. Исходные данные

    № вар.
    G
    T1
    T2
    № вар.
    G
    T1
    T2

    1
    1700
    450
    640
    6
    1680
    430
    670

    2
    1600
    430
    650
    7
    1800
    440
    630

    3
    1550
    410
    670
    8
    1890
    420
    650

    4
    1750
    430
    640
    9
    1730






    5
    1900
    450
    620
    10
    1690
    410
    630


    3. Расчет поверхности нагрева радиантных труб в топке

    Поверхность нагрева радиантных труб, м2, рассчитывается по формуле:

    (1)

    где Qp – количество тепла, переданное сырью в камере радиации, кВт,

    qp– теплонапряжение радиантных труб, кВт/м2.

    Количество тепла, переданного сырью в камере радиации (топке), определяют из уравнения теплового баланса топки:

    (2)

    где: - к.п.д. топки, - энтальпия дымовых газов на выходе из топки при температуре Тп, которую примем на 450 К выше температуры дымовых газов, покидающих камеру конвекции. Энтальпия определяется по графику q-T. Ранее приняли потери тепла в окружающую среду 6%. Пусть 4%. Тогда =0.96=96%.

    теплонапряжение радиантных труб принять в интервале 60-70 кВт/м2 и рассчитать поверхность нагрева радиантных труб.

    После этого осуществляют выбор труб по каталогам или справочникам, рассчитывают их количество и размещение (см. рис.).

    Эту часть работы мы опустим и сразу перейдем к расчету поверхности нагрева конвективных труб.


    4. Расчет конвективной поверхности нагрева печи

    Поверхность нагрева конвективных труб определяется из основного уравнения теплопередачи по формуле:

    (1)

    где: Qк– количество тепла, передаваемое сырью в конвекционных трубах, Вт, k1– коэффициент теплопередачи в конвекционной камере печи, Вт/(м2*К),

    - средний температурный напор, К.

    Количество тепла, передаваемого в конвективной камере, представляет собой разность между полезным и радиантным теплом печи:

    (2)

    Коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле:

    (3)

    где: - коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к трубам, Вт/м2*К, - коэффициент теплоотдачи излучением от трехатомных газов к трубам, Вт/м2*К. Коэффициент определяется по формуле:

    (4)

    где: - коэффициент теплопроводности дымовых газов, dн =102мм - наружный диаметр труб, который является определяющим линейным размером для расчета критериев Прандтля и Рейнольдса. Скорость газа рассчитывается в самом узком сечении пучка, которое примем равным 4м2:

    (5)

    где:m =2 – число параллельно работающих камер, Tcp – средняя температура дымовых газов в камере.

    Критерии рассчитываются по формулам:

    (6)

    (7)

    Динамическая вязкость определяется по номограмме для каждого компонента топлива при Tcp. Затем рассчитывают динамическую вязкость смеси по формуле:

    (8)

    где: xi – объемные доли компонентов в смеси.

    Плотность дымовых газов рассчитывают по формуле:

    (9)

    Кинематическая вязкость:

    (10)

    Коэффициент теплопроводности рассчитывают по правилу аддитивности:

    (11)

    теплопроводности индивидуальных компонентов приведены в табл. 1.

    Теплоемкость дымовых газов рассчитать по правилу аддитивности, взяв индивидуальные теплоемкости компонентов из предыдущей работы (лб.6.1).

    Таблица 1. Теплопроводность компонентов, Вт/(м*К).

    СО2
    Н2О
    О2
    N2

    0.057
    0.072
    0.063
    0.057


    После вычисления , рассчитываем :

    (12)

    Примем

    Затем рассчитаем коэффициент теплопередачи.

    Средний температурный напор рассчитываем как среднелогарифмическое, после чего определяем поверхность нагрева конвекционных труб.
    Ход выполнения работы

    • Выполнить расчет элементов печи по приведенной методике


    3. Расчет поверхности нагрева радиантных труб

    Поверхность нагрева радиантных труб, м2, труб рассчитывается по формуле:

    (1)

    где Qp – количество тепла, переданного сырью в камере радиации, кВт; qp– теплонапряжение радиантных труб, кВт/м2.

    написать администратору сайта