УГНТУ ТОЭРС. ЛР 1 ТОЭРС. Лабораторная работа 1 Определение потерь тепла через стенку трубчатой печи Вариант 10
 Скачать 0.64 Mb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра «ГМХТП» Лабораторная работа № 1 Определение потерь тепла через стенку трубчатой печи Вариант 10 Выполнил: Ст. гр. БТК 18-01 ___________ Д.Ф. Шаяхметов подпись, дата Проверил: Доцент, КТН ___________Т.В.Смольникова подпись, дата Уфа, 2021 Цели работы: - Изучение конструкции и технологии нагревательной печи; - Определение поверхности печи с повышенной температурой; - Определение потерь тепла через внешние стенки печи. Теоретическая часть: Трубчатая печь – это аппарат, предназначенный для передачи нагреваемому сырью тепла, выделяющегося при сжигании топлива, непосредственно в этом же аппарате. Это основное оборудование многих технологических установок нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях. Трубчатые печи применяются в различных технологических процессах: перегонка нефти, мазута, каталитический крекинг и риформинг, термокрекинг, пиролиз, гидроочистка, очистка масел и т.д. Трубчатые печи получили и широкое распространение благодаря своим особенностям, а именно: их работа основана на принципе однократного испарения, они обладают высокой тепловой эффективностью и могут обеспечивать высокую тепловую мощность, компактны, их коэффициент полезного действия высок. Продолжительность пребывания нагреваемого сырья в зоне высоких температур не превышает нескольких минут, что уменьшает возможность его разложения и коксоотложения в трубах. Трубчатые печи различаются по технологическим, теплотехническим, конструктивным и другим признакам. В зависимости от назначения в технологической схеме производства того или иного продукта эти печи могут быть подогревателями и испарителями сырья, высокотемпературными нагревателями и перегревателями полупродуктов. В некоторых нефтехимических процессах (термокрекинг, пиролиз, конверсия) печи служат реакторами. Трубчатые печи по способу передачи тепла подразделяются на конвективные, радиационные и радиационно-конвективные. Большинство применяемых трубчатых печей радиантно-конвекционные. Они состоят из камеры радиации и камеры конвекции. В камере радиации (топочная камера) происходит сжигание топлива, и тепло к трубчатым змеевикам передается излучением от пламени и раскаленных поверхностей огнеупорной футеровки. В камере конвекции тепло к сырью передается в основном конвекцией и частично излучением трехатомных компонентов дымовых тазов (двуокись углерода, водяной пар, диоксид серы). Нагреваемое углеводородное сырье проходит последовательно сначала по змеевикам камеры конвекции, а затем направляется в змеевики камеры радиации и поглощает тепло. Обычно радиантная поверхность воспринимает большую часть тепла, выделяемого при сгорании топлива. Основными показателями, характеризующими работу трубчатой печи, являются производительность, полезная тепловая нагрузка, теплонапряженность поверхности нагрева и топочного пространства, коэффициент полезного действия печи. Печь типа ЦД, продольный разрез которой показан на рисунке 1, является радиантно-конвекционной у которой по оси камеры радиации имеется рассекательраспределитель в виде пирамиды с вогнутыми гранями, представляющими собой настильные стены для факелов горелок, установленных в поду печи. В кладке граней рассекателя на двух ярусах по высоте граней расположены каналы прямоугольного сечения для подвода вторичного воздуха из воздуховодов к настильному факелу каждой грани. Изменяя подачу воздуха через каналы, можно регулировать степень выгорания топлива в настильном факеле, что позволяет выравнивать теплонапряженность по высоте труб в камере радиации. Радиантный подвесной змеевик состоит из труб, расположенных у стен цилиндрической камеры. Настенные радиантные трубы размещены в один ряд и имеют одностороннее облучение, а радиальные с двусторонним облучением размещены в два ряда.  Рисунок 1 – Конструкция печи типа ЦД: 1 – камера конвекции; 2 – выхлопное окно; 3 – смотровое окно; 4 – змеевик радиантных труб; 5 – футеровка; 6 – каркас; 7 – камера для подвода вторичного воздуха; 8 – футеровка рассекателя-распределителя; 9 – воздуховод; 10 – рассекатель-распределитель; 11 – горелка; 12 – воздуходувка. Потоки: I – продукт на входе; II – продукт на выходе; III – дымовые газы Ход работы: Открыв «LAB1.EXE», выбираем свой вариант и получаем следующее:  Рисунок 2 – Изображение доступных окон Изучим все конструктивные элементы, выбрав интересующий в окне «Модель аппарата». Информация и эскиз будут располагаться в окне «Детали конструкции». Далее находим повреждение на нашем аппарате:  Рисунок 3 – Изображение повреждения печи Определение температуры поверхности нагревательной печи: При перемещении мыши по контуру повреждения, мы видим, что в дополнительной панели изменяются координаты x, y, а также температура. Внесем в excel координаты такого количества количеств, которое будет соответствовать изображению нашего повреждения.  Рисунок 4 – Изображения повреждения, построенного в MS Excel Таким образом, методом подсчета клеток, F = 229.5 м2. Определение потока тепла через стенку аппарата:  ,где K – коэффициент теплопередачи, равный 1.05 Вт/(м2*К); t1 – среднеарифметическое значение температур, записанных при определении координат точек внешнего контура повреждения, равное 77.5 град. Цельсия t2 – температура воздуха, равная 25 градусам Цельсия. Тогда:  Определение потерь количества тепла через стенку:  ,F – площадь повреждённой поверхности, равная 229.5 м2; n – количество поврежденных поверхностей, принимая равной единице. Тогда:  Определение перерасхода газа:  ,где  – низшая теплотворная способность топливного газа, равная 100 кДж/кг. Вывод: Таким образом, в ходе данной лабораторной работы нами была изучена конструкция и технология трубчатой печи типа ЦД. Рассчитали:     Результаты показывают, что имеются большие потери тепла. Следовательно, для поддержания необходимой температуры, нужно повысить сжигание поступающего газа. |