9. Технологический расчет трубчатой печи Трубчатая печь




Название9. Технологический расчет трубчатой печи Трубчатая печь
страница1/11
Дата публикации01.05.2014
Размер1.07 Mb.
ТипДокументы
skachate.ru > Математика > Документы
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
9. Технологический расчет трубчатой печи
Трубчатая печь – аппарат, который предназначен для передачи нагреваемому продукту тепла, выделяющегося при сжигании топлива, непосредственно в этом же аппарате.

В настоящее время трубчатые печи получили широкое распространение в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, они являются составной частью многих установок и применяются в различных технологических процессах, таких как перегонка нефти, мазута, каталитический крекинг, гидроочистка, очистка масел и др. [1, 2, 3, 9.4.].

В трубчатых печах наряду с передачей тепла нагреваемому продукту протекает процесс однократного испарения нагреваемого продукта.

Трубчатая печь имеет камеры радиации и конвекции. В камере радиации (топочная камера), где сжигается топливо, размещены радиантные трубы. Радиантные трубы получают тепло не только излучением, но и свободной конвекцией. Из всего количества тепла, воспринятого радиантными трубами, значительная часть (до 90%) передаётся излучением, остальное тепло конвекцией. В камере конвекции наибольшее количество тепла отдаётся трубам путём конвекции (до 70%), отдача тепла излучением от газов составляет 30%.

^ 9.1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ
При расчёте трубчатых печей перед проектировщиком могут быть поставлены задачи: либо конструирование новой печи, либо выбор её по имеющимся каталогам. При этом технологический расчёт трубчатой печи производится в следующей последовательности:

  1. определяют полезную тепловую нагрузку;

  2. рассчитывают процесс горения;

  3. определяют коэффициент полезного действия печи и расход топлива;

  4. определяют скорость продукта на входе в печь;

  5. определяют поверхность нагрева радиантных труб и основные размеры камеры радиации, при этом:

  • задаются температурой дымовых газов на выходе из топки и находят количество тепла, переданное продукту через радиантную поверхность;

  • находят температуру продукта на входе в радиантные трубы;

  • принимают теплонапряжённость и определяют поверхность нагрева радиантных труб;

  • выбирают тип конструкции печи (либо конструируют новую печь), проводят компоновку радиантной поверхности и определяют основные (внутренние) размеры печи;

  1. рассчитывают теплообмен в топке (поверочный расчёт). Этот расчёт проводится с целью подтверждения взаимного соответствия ранее выбранных температуры дымовых газов на выходе из топки и теплонапряженности поверхности радиантных труб. Если в результате расчёта окажется, что для выбранной теплонапряжённости радиантных труб температура газов на выходе из топки будет значительно отличаться от ранее принятой, то необходимо задаться новым значением этой температуры и повторить расчёт;

  2. определяют величину конвективной поверхности нагрева печи, число конвекционных труб и размеры конвекции;

  3. проводят гидравлический расчёт змеевика печи и определяют давление на входе в него;

  4. определяют потери напора в газовом тракте печи и рассчитывают основные размеры (диаметр, высоту) дымовой трубы.



^ 9.2 ПОЛЕЗНАЯ ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА
полезно использованное тепло, или полезная тепловая нагрузка печи, складывается из количества тепла, которое надлежит передать продукту в печи для его нагрева, испарения и перегрева паров, тепла, затрачиваемого на химическую реакцию. Если в печи помещены несколько самостоятельных змеевиков, то полезная тепловая нагрузка печи будет равна сумме теплот, полученных отдельными потоками.

Так, в случае нагрева и испарения продукта, полезную тепловую нагрузку печи можно определить по выражению
(9.2.1)
где GC – расход продукта, кг/с; е – массовая доля отгона на выходе из печи; , , – соответственно удельные теплосодержания продукта на входе в печь, неиспарившейся жидкости и паров на выходе из печи, кДж/кг.

Массовая доля отгона рассчитывается из процесса однократного испарения в зависимости от физических свойств нагреваемого продукта, конечной температуры нагрева и давления на выходе из печи [5, с. 284].

Расчет процесса однократного испарения проводится с целью определения доли отгона (или температуры Т, или давления Р) при однократном испарении смеси, и состава образовавшихся фаз и для заданных условий разделения.

Расчетные уравнения равновесного процесса однократного испарения имеют следующий вид:
, (9.2.2)
, (9.2.3)
где , , - мольная доля соответственно в жидкой фазе, в исходной смеси и в паровой фазе -го компонента или узкой нефтяной фракции; е – мольная доля отгона; - константа фазового равновесия, .

При расчете изотермического процесса однократной перегонки нефтяных смесей в присутствии перегретого водяного пара или другого инертного агента, полностью переходящего в паровую фазу, используют также уравнение (9.2), однако при этом необходимо учитывать изменение летучестей фракций вследствие уменьшения их парциального давления.

В соответствии с законом Дальтона исправленные значения констант равновесия узких нефтяных фракций или условных компонентов будут определяться следующим уравнением:
, (9.2.4)
где - константы фазового равновесия нефтяных фракций при заданных Р и Т; - удельный расход водяного пара; L – количество молей исходного сырья; Z - . количество молей водяного пара или другого инертного агента, полностью переходящего в паровую фазу.

Получающиеся в результате расчетов по уравнениям (9.2.2) и (9.2.3) составы паровой и жидкой фаз относятся только к углеводородным компонентам, т. е. определяются без учета водяного пара или инертного компонента.

Если в печи нагреваются нефть и нефтепродукты, то их удельное теплосодержание можно определить по таблицам [1, с. 328] или рассчитать по следующим уравнениям [7, с. 85], кДж/кг:

для жидких нефтепродуктов
(9.2.2)
где – плотность жидкости при температуре 20 C, отнесённая к плотности воды при 4 С; t – температура, при которой определяется удельное теплосодержание, С; для углеводородных газов и паров при невысоких давлениях
(9.2.3)
При повышенных давлениях удельное теплосодержание паров можно найти по [7, с. 89]

^ 9.3 РАСЧЁТ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ
9.3.1 Низшая теплотворная способность топлива – количество тепла, выделяемого при полном сгорании единицы топлива, охлаждении продуктов сгорания до начальной температуры топлива, но в предположении, что влага остаётся в продуктах горения в парообразном состоянии.

В трубчатых печах и в других обычных огневых нагревателях дымовые газы выводятся через дымовую трубу при таких температурах, при которых водяные пары, находящиеся в продуктах сгорания, не могут сконденсироваться, следовательно, тепло конденсации водяного пара не используется. Поэтому для практических расчётов процесса горения пользуются низшей теплотворной способностью топлива.

Низшая теплотворная способность топлива может быть рассчитана по формуле Д. И. Менделеева, кДж/кг:
(9.3.1)
где С, H, S, O, W – соответственно содержание углерода, водорода, серы, кислорода, влаги, % масс.

Учитывая, что теплота сгорания – свойство аддитивное, и воспользовавшись литературными данными о теплоте сгорания индивидуальных веществ [5, с. 403], теплоту сгорания топлива, в том числе и газообразного, можно определить по правилу смешения.
(9.3.2)
где – теплота сгорания i-го компонента в топливе; хi – массовая доля i-го компонента в топливе; n – число индивидуальных компонентов в топливе.

9.3.2. Коэффициент избытка воздуха. Для обеспечения полноты сгорания топлива практически приходится подавать в топку некоторый избыток воздуха по сравнению с теоретическим избытком.

Избыток воздуха характеризуется коэффициентом избытка воздуха
(9.3.3)
где Ln, Lo – практическое и теоретическое количество воздуха, отнесённое к одному килограмму топлива, кг/кг.

С увеличением избытка воздуха, подаваемого в топку, общее количество дымовых газов увеличивается, что приводит к росту потерь тепла с газами, уходящими в дымовую трубу. Наряду с этим понижается температура дымовых газов в топке, а, следовательно, интенсивность теплопередачи радиантным трубам. Поэтому на практике следует стремиться к возможному пониженному значению коэффициента избытка воздуха, при одновременном обеспечении полноты сгорания.

В таблице 9.3.1. приведены наиболее приемлемые значения коэффициента избытка воздуха в зависимости от вида топлива и способа его сжигания.

Здесь необходимо отметить, что при прохождении дымовых газов от топки к дымовой трубе происходит подсос воздуха, вследствие чего коэффициент избытка воздуха в камере конвекции несколько возрастает. В современных печах подсос воздуха не превышает 5-10% от практического количества воздуха.
Таблица 9.3.1 – Оптимальное значение коэффициента избытка топлива [3, 4]

Вид топлива

Способ сжигания

Коэффициент избытка воздуха

Жидкое

в форсунках с паровым распылом

1,3-1,4

Жидкое

в форсунках с воздушным распылом

1,2-1,3

Газообразное

объёмное горение

1,05-1,2

Газообразное

беспламенное горение

1,02-1,05
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Похожие:

9. Технологический расчет трубчатой печи Трубчатая печь icon1 Назначение трубчатой печи птб-10Э
Птб-10. Эти печи широко используются в России и странах СНГ. Печь обладает повышенной мощностью, что позволяет ее использовать со...
9. Технологический расчет трубчатой печи Трубчатая печь iconКуєвда Андрій Олегович (Національний гірничий університет) Система...
Ключевые слова: механизм барабанного типа, многодвигательный привод, обжиговая печь
9. Технологический расчет трубчатой печи Трубчатая печь iconПечи сибиряков-старожилов Верхнего Приобья: конструктивные особенности и семантика
Ов являлась печь, имевшая многофункциональное назначение. Полевые исследования автора, проводившиеся в 1997–1998 гг.[2], позволили...
9. Технологический расчет трубчатой печи Трубчатая печь iconМусоросжигательная печь для Северной водоочистной станции Санкт-Петербурга, Россия
Предлагаемое строительство печи для сжигания шлама на Северной водоочистной станции в Санкт-Петербурге
9. Технологический расчет трубчатой печи Трубчатая печь iconРасчет времени нагрева
Рассчитаем время нагрева изделий из стали 40хс в электрической печи периодического действия
9. Технологический расчет трубчатой печи Трубчатая печь icon3. расчетно-технологическая часть
Технологический расчет начнем с определения трудоемкости ремонта т одного изделия (автомобиля)
9. Технологический расчет трубчатой печи Трубчатая печь iconГр-ка Агишева заключила договор покупке электропечи
Ооо с условием предварительной оплаты 50% стоимости товара (полная стоимость товара 9 тысяч рублей). Печь должна была быть доставлена...
9. Технологический расчет трубчатой печи Трубчатая печь iconФг боу впо «сибирский государственный технологический университет»...
Курсовая работа представляет собой расчет теплопроизводительности производственно-отопительной котельной
9. Технологический расчет трубчатой печи Трубчатая печь iconРасчет производственной программы Расчет сметы капитальных вложений...
Расчет годовых эксплуатационных затрат и себестоимости производства 1 Гкал тепловой энергии
9. Технологический расчет трубчатой печи Трубчатая печь iconМинниханов Рустам Нургалиевич – Президент Республики Татарстан
Научно-технологический парк гоу впо «Казанский государственный технологический университет»

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
контакты
skachate.ru
Главная страница