Радиантная секция

При расчете радиантной секции печи устанавливают зависимость между количеством тепла, получаемым трубами этой секции, величиной поверхности нагрева, температурой дымовых газов над перевальной стенкой и тепловой напряженностью радиантных труб.

Существует много методов расчета радиантной секции печи [1, 5, 6, 8, 9, 12, 13]. На основе сравнительного анализа показано, что наиболее точным методом является аналитический метод Н. И. Белоконь. Он ввел понятие об эквивалентной абсолютно черной поверхности (Нs, м²), которая служит геометрической характеристикой топки. При расчете радиантной секции по Н. И. Белоконь должны быть известны: коэффициент избытка воздуха а, масса продуктов сгорания 1 кг топлива G, теплота сгорания топлива Q^н_р, температура сырья на входе и выходе из печи t₁ и t₂ коэффициент полезного действия печи η, количество полезно затраченного тепла

Qпол, расход топлива В. Определяют: количество тепла, воспринимаемого радиантными трубами печи, Qр, поверхность этих труб Hр.тр, температуру дымовых газов над перевальной стенкой t_п тепловую напряженность радиантных труб q_{р. тр}. Порядок расчета рекомендуется [5] следующий.

1. Задаются температурой дымовых газов над перевальной стенкой t_п и последующим расчетом проверяют правильность принятой величины.

2. Определяют среднюю теплоемкость {Срm, кДж/(кг-К)] продуктов сгорания 1 кг топлива при t_п. Расчет ведут по уравнению

где G—масса всех продуктов сгорания, кг/кг топлива; , , , - массы компонентов продуктов сгорания, кг/кг топлива; , , , теплоемкости компонентов продуктов сгорания 1 кг топлива, кДж/(кг-К).

Значения теплоемкости продуктов сгорания можно найти по рис. 38.

3. Определяют приведенную температуру исходной системы (tо) по уравнению

где а—коэффициент избытка воздуха; L₀ — теоретическое количество воздуха, кг/кг; Св—средняя теплоемкость воздуха, кДж/(кг-К); tв—температура воздуха, поступающего в топку, °С; w _Ф—расход пара для распыления топлива в форсунках, кг/кг; tф—энтальпия форсуночного водяного пара, кДж/кг, равная

Gг.р—количество газов рециркуляции, кг/кг; Сг.р, tг.р—теплоемкость газов рециркуляции, кДж/(кг ^. К), и их температура, °С; Ст, tт—теплоемкость топлива, кДж/(кг ^. К), и его емпература, °С.

В технических расчетах энтальпией форсуночного пара можно пренебречь.

4. Определяют максимальную расчетную температуру горения (t_макс ⁰С)

гдеη_т — к. п. д. топки — рекомендуется принимать в пределах 0,94—0,98.

Рис. 88. График, для определения средних теплоемкостей газов.

В случае работы печи без рециркуляции дымовых газов можно принимать температуру исходной системы равной температуре поступающего воздуха, т. е. tо≈tв.

5. Определяют количество тепла, воспринимаемого сырьем через радиантные трубы (Qр, кДж/или Вт)

где It_п—энтальпия дымовых газов при температуре перевала, кДж/кг

6. Определяют количество тепла, воспринимаемого сырьем через конвекционные трубы (Qк кДж/ч или Вт)

где Qпол—полезно использованное тепло, кДж/ч или Вт; Qух.г—тепло, уносимое уходящими дымовыми газами, кДж/ч или Вт.

7. Определяют энтальпию Iк, кДж/кг) и температуру (tк) сырья при входе в радиантные трубы (на выходе из конвекционных труб)

где It₁—энтальпия сырья при входе, в печь, кДж/кг; G с— масса сырья, кг/ч; Qк — тепло, воспринимаемое конвекционными трубами, кДж/ч.

На выходе из камеры конвекции в связи с высоким давлением все сырье находится в жидкой фазе; поэтому по найденным значениям энтальпии и плотности можно однозначно определить температуру входа сырья в радиантные трубы tк.

8. Определяют среднюю температуру наружной поверхности радиантных труб (tст)

где t₂-конечная температура нагрева сырья, °С; t^/—разность температур между наружной поверхностью труб и температурой сырья (t^/ =20—60 ⁰C)

9 Определяют поверхность радиантных труб (Hр.тр, м²). Для этого по графикам рис, 39 [8] определяют значение параметра

где Q—количество тепла, вносимого в топку топливом, воздухом и форсуночным паром кДж/ч; Hs—эквивалентная абсолютно черная поверхность, м² Величина q_S зависит от принятой температуры дымовых газов над перевальной стенкой tп, максимальной расчетной температуры горения tмакс и температуры наружной стенки трубы tст.

Общее количество тепла, вносимого в топку, составляет

Для технических расчетов можно определить общее количество тепла, внесенного в топку с топливом и воздухом

или одним топливом

Определив по графику q_S, находят предварительное значение эквивалентной абсолютно черной поверхности Нs =Q/q_S (м).

10. Задаются степенью экранирования кладки

где Hл—эффективная лучевоспринимающая поверхность, м²; F — неэкранированная поверхность кладки, м².

и коэффициентом избытка воздуха а; по графику на рис. 40 определяют величину Hs/Hл. Степень экранирования кладки в современных печах находится в пределах 0,3—0,8, а чаще всего в пределах 0,35—0,5. Если при данном значении φ не обеспечивается размещение труб, задаются другим значением и расчеты повторяют

11 Определяют эффективную лучевоспринимающую поверхность (Нл, м²)

12. Определяют размер заэкранированной плоской поверхности,

заменяющей трубы (Н, м²)

где К— фактор формы, определяемый по графику Хоттеля (рис. 41) в зависимости от расстояния между осями труб и от их числа рядов труб; он показывает, какая доля тепла поглощается трубами от того количества, которое в тех же условиях поглощала бы полностью заэкранированная поверхность. Так, для наиболее распространенного в печах расстояния между осями труб 2d при однорядном экране K=0,87, для двухрядного K = 0.98

Рис. 40. График для определения величины Нs/Нл. Рис. 41. График Хоттеля для определения фактора формы К.

Количество тепла, передаваемого: 1 — двум рядам труб; 2 — одному ряду труб (всего один ряд); 3— нижнему ряду труб (всего два ряда); 4 — верхнему ряду труб (всего два ряда);.5 — прямое излучение, передаваемое нижнему ряду труб (всего два ряда); 6 — то же верхнему ряду труб (всего один ряд).

13. Принимая длину трубы l и вычисляя полезную длину ∆ l=l—2а (где а—часть трубы, расположенная в кладке печи), определяют высоту экрана одной камеры (h, м)

14. Принимают конструкцию печи и рассчитывают число труб в каждой радиантной камере. Если в печи две радиантных камеры, то число труб п можно определить из равенства

Где d – наружный диаметр трубы, м

Затем располагают трубы в каждой камере и определяют поверхность радиантных труб всей печи (Hр. тр, м²) и размеры камеры радиации. Между поверхностью радиантных труб Hр.тр и заэкранированной поверхностью кладки Н существует зависимость. для однорядного экрана

для двухрядного экрана

БИЛЕТ №16

2. Незамерзающие акватории

Дата добавления: 2015-07-19