Технологический расчет трубчатой печи по дисциплине Процессы и аппараты химической технологии

• Название: Технологический расчет трубчатой печи по дисциплине Процессы и аппараты химической технологии
• Дата: 02.03.2019
• Размер: 0.99 Mb.
• Имя файла: KURSACh_PO_PEChAM.doc
• Тип: Курсовой проект; #69360
• страница: 3 из 4

2.6 Расчет камеры конвекции




Рисунок 4 – Схема расположения труб в камере конвекции.
Целью данного этапа является расчет поверхности конвекционных труб и проведение анализа эффективности работы камеры конвекции.

Поверхность конвекционных труб определяется по уравнению

(44)


где Q_к – количество тепла, воспринятое конвекционными трубами, Вт;

К – коэффициент теплопередачи от дымовых газов к нагреваемому продукту, ;

- средняя разность температур, К.

, (45)



Средняя разность температур определяется по уравнению:

, (46)

где , - соответственно большая и меньшая разность температур, ^оС;

<sub>, (47)

(48)</sub>

- температура продукта на выходе из камеры конвекции, находится путем решения квадратичного уравнения, предварительно определив теплосодержание продукта при этой температуре:

; (49)



Уравнение (29) запишем в виде:

; (50)

где a, b, с – коэффициенты уравнения. а=0,000405, b=0,403; [1]

, (51)

=123,8548

Таким образом: .

Решению уравнения удовлетворяет значение только одного корня, второй корень не имеет физического смысла, так как принимает отрицательное значение.

; (52)

^оС.

Схема теплообмена выглядит следующим образом:

t_п=884,7410 ^oC t_ух=310 ^оС
t_к=246,3450 ^оС t₁=160 ^oC
Рисунок 4 – Схема теплообмена

;



.

Коэффициент теплопередачи в камере конвекции рассчитывается по уравнению

(53)
где , , - соответственно коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке,

конвекцией, излучением трехатомных газов, Вт/(м² К).

определяется по эмпирическому уравнению Нельсона:

(54)

где - средняя температура дымовых газов в камере конвекции, К.

, (55) .

;

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке конвекцией трехатомных газов :

, (56)

где Е – коэффициент, зависящий от свойств топочных газов, Е=21.1636 при , [1];

U – массовая скорость движения газов, ;

d – наружный диаметр труб, м.

Массовая скорость движения газов определяется по формуле

(57)

где f – свободное сечение прохода дымовых газов в камере конвекции, м².

, (58)

где n – число труб в одном горизонтальном ряду, n=4, [1];

d – наружный диаметр труб, м;

S₁ – расстояние между осями труб в горизонтальном ряду, м[1];

– рабочая длина конвекционных труб, =12 м [3];

- характерный размер для камеры конвекции, м.



₍₅₉₎
;

;





, (60)


Тогда фактическая поверхность нагрева будет равна:

; (61)



Число труб по вертикали:

; (62)

шт.

Высота пучка труб в камере конвекции, м:

, (63)

где - расстояние между горизонтальными рядами труб,м.

; (64)

.

.

Средняя теплонапряженность камеры конвекции равна

, (65)



Таким образом, в данном разделе рассчитана средняя теплонапряженность количество труб в камере конвекции N_к=107 и высота трубного пучка h_к=6,193 м.

Значение фактической теплонапряженности Q_НК входит в интервал допустимых величин теплонапряженности [1], значит печь подобрана правильно.

Эффективность камеры конвекции составляет:



2.7 Гидравлический расчет змеевика трубчатой печи
Целью гидравлического расчета является определение общего гидравлического сопротивления змеевика печи или давление сырья на входе в змеевик, который, в свою очередь, необходимо для выбора сырьевого насоса.

Давление сырья на входе в печь складывается из следующих составляющих:

(66)

где Р_К – давление сырья на выходе из змеевика печи;

- потери напора на участке испарения, участке нагрева радиантных

труб, в конвекционных трубах соответственно, Па;

- статический напор,Па.

Потери напора на участке испарения:

, (67)

где Р_Н – давление в начале участка испарения, рассчитываемое методом

последовательного приближения (метод Бакланова.)

рассчитывается по формуле:

(68)
где А и В – расчетные коэффициенты;

l_И – длина участка испарения, м.




(69)



(70)
где - коэффициент гидравлического сопротивления, для атмосферных печей [2];

L₁ – секундный расход сырья по одному потоку, кг/с.

- средняя плотность паров при давлении 9,81 Па, [2];

, (71)

где - соответственно теплосодержание парожидкосной смеси на

выходе из змеевика, сырья при температуре начала испарения, сырья

на выходе из камеры конвекции, кДж/кг;

l_рад – эквивалентная длина радиантных труб, м,

. (72)






(73)
где n_р – число радиантных труб, приходящихся на один поток.

l_э – эквивалентная длина печного двойника, [2];

; (74)

шт.;



(75)
;
Алгоритм расчета давления в начале участка испарения методом итераций:

1. 
   Пусть
   
2. 
   При
   
3. 
   средняя температура продукта на участке испарения, , ^оС:
   

; (76)

4. 
   Плотность сырья при средней температуре на участке испарения , кг/м³:
   

(77)

5. 
   теплосодержание сырья при температуре начала испарения, кДж/кг:
   

(78)

6. 
   Длина участка испарения l_И по формуле (71) равна:
   

7. 
   Рачетный коэффициент А определяется по формуле (69):
   

8. 
   Рачетный коэффициент В определяется по формуле (70):
   

9. 
   Давление в начале участка испарения рассчитывается по формуле (68):
   

Результаты итераций представлены в таблице 6.
Таблица 6 – Расчет давления в начале участка испарения методом итераций

						A	B
8,0000	260,0000	307,5000	716,0000	582,0415	714,7259	283,9484	3906699,1770	14,3687
14,3687	336,4244	345,7122	691,5000	798,9868	304,6990	294,0087	9163858,623	14,3687

Таким образом, давление в начале участка испарения равно

,

Потери напора на участке нагрева радиантных труб, Па:


(79)
где - коэффициент гидравлического сопротивления, [2];

- эквивалентная длина участка нагрева радиантных труб по одному

потоку,м.

- плотность продукта при средней температуре (t_ср) на участке нагрева

радиантных труб.

U – массовая скорость продукта в радиантных трубах на один поток
(80)





₍₈₁₎


;
(82)



Потери напора в конвекционных трубах для одного потока:

(83)
где l_к – эквивалентная длина конвекционных труб,м:

n_к – число конвекционных труб в одном потоке:

- плотность продукта при средней температуре (t_ср) в конвекционных трубах, кг/м³

U_к – массовая скорость продукта конвекционных трубах на один поток, кг/(м²), U_k=U_н.

, (84)

(85)



(86)


;



Определение статического напора в змеевике печи:

, (87)

где - высоты камер радиации и конвекции соответственно, м:

- плотность продукта при средней температуре змеевика, кг/м³;

(88)
где - число труб расположенных в вертикальном ряду,

;



,

т.к. сырье подается сверху и течет вниз самотеком, то принимает отрицательное значение.



В разделе рассчитано общее гидравлическое сопротивление змеевика печи. Давление на входе в печь составляет 16,4 атм.