Технологический расчет трубчатой печи 6 страница

Эквивалентная длина участка нагрева

= n∙L _mp + (n-1)∙Y∙d _вн = 90∙3,9+ (90-1)∙50∙(0,102-2∙0,008)=734 м.

Коэффициент гидравлического сопротивления находим по таблице 10.1 l =0,032.

Средняя температура на участке нагрева t=(t _{p k} + t _н)/2= (244+170)/2=207 ⁰ С.

Средняя плотность нефти на этом участке

r_t=r₂₀+(1,3175r₂₀-1,8256)∙(t-20)=

=874+(1,3175∙876-1,8256)∙(207-20)=748 кг/м ^9.3.

Массовая скорость нефти на один поток U _C = G _C /(2 ∙S _Т)= 20,85/(2∙0,00581) =897 кг/(м ² ∙с).

Потери напора в змеевике на участке нагрева камеры радиации

= 147000 Па =0,15 МПа.

12.10.7 Статический напор в печи определяется по уравнению (10.9)

Максимальная высота печи 14,7 м.

Средняя температура t=(t _k + t _н)/2= (375+170)/2=273 ⁰ С.

Средняя плотность нефти на этом участке

r_t=r₂₀+(1,3175r₂₀-1,8256)∙(t-20)=

=874+(1,3175∙876-1,8256)∙(273-20)=704 кг/м ^9.3.

DР _СТ = 9,81∙h∙r_ж=9,81∙14,7∙704=100000 Па = 0,10 МПа.

12.10.7 Давление нагреваемого продукта на входе в печь

=2,05+1,88 +0,15 +0,10=4,18 МПа.

12.11 Газовое сопротивление и тяга в трубчатой печи.

12.11.1 Для обеспечения нормальной работы топки потерю напора в камере радиации принимаем 40 Па.

12.11.2 Определяем величины, входящие в уравнение (11.3) для определения потери напора по газовому тракту в камере конвекции.

По уравнению (11.6) определяется коэффициент сопротивления при поперечном омывании труб. При шахматном расположении труб и при S ₁ >S ₂

e=b(5,4+3,4∙m) Re ^-0,28 = 1∙(5,4+3,4∙15) ∙13732 ^-0,28 =3,91

Средняя температура дымовых газов t = t _м =513,4 ⁰ С.

Молекулярная масса дымовых газов из таблицы 12.7.

Плотность дымовых газов при средней температуре

r_гt=М _Г ∙273,2/(22,4∙Т _Г)=28,69∙273,2/(22,4∙(513,4+273,2))=0,44 кг/м ^9.3.

Массовая скорость дымовых газов в камере конвекции и =4,49 кг/(м ² ∙с).

потери напора по газовому тракту в камере конвекции

=88,8 Па.

12.11.3 Определяем величины, входящие в уравнение (11.2) для определения величины эффекта самотяги.

Плотность воздуха, r _в =1,29∙273,2/303,3=1,16 кг/м ^9.3.

Плотность дымовых газов при температуре покидающих камеру конвекции

r_гt=М _Г ∙273,2/(22,4∙Т _Г)=28,69∙273,2/(22,4∙(350+273,2))=0,56 кг/м ^9.3.

Высота газового тракта определяется по рисунку 7.3 h _Г =14,7 м

величины эффекта самотяги газового тракта

DР _Т = 9,81∙h_r∙(r _в - r _г)= 9,81∙14,7∙(1,16 – 0,56)=87,0 Па.

12.11.4 Определяем величины, входящие в уравнение (11.8) для определения величины потери напора на преодоление местных сопротивлений.

Принимаем скорость движения дымовых газов в газоходе, в сборнике газов и в дымовой трубе 8 м/с.

Массовая скорость дымовых газов при температуре, выходящих из камеры конвекции и = 8/0,56= 4,5 кг/(м ² ∙с).

По литературе [9, с. 368] берем значения коэффициентов местных сопротивлений: сужение из камеры конвекции в газоход – 0,3; шибер – 4; поворот на 90 ⁰ из газохода в сборник газов – 0,75; поворот на 90 ⁰ из сборника газов в дымовую трубу 1,2; выход газов из дымовой трубы 1,0.

Величина потери напора на преодоление местных сопротивлений (повороты, сужения, расширения, шиберы и т.д.)

=130,0 Па.

12.11.5 Определяем величины, входящие в уравнение (11.9) для определения высоты дымовой трубы.

Расход дымовых газов G=∑N i ∙М _Г ∙В= 0,7757∙28,69∙0,919=20,45 кг/с, где =∑N i и М _Г берется из таблицы (12.7).

Сечение дымовой трубы S=G/ и =20,45/4,5=4,56 м.

Диаметр дымовой трубы D= =2,41 м. Принимаем D=2,4 м.

Задаемся температурой дымовых газов на выходе из трубы Т _ух =600К.

Плотность дымовых газов при средней температуре в трубе

r_гt=М _Г ∙273,2/(22,4∙Т _ух)=28,69∙273,2/(22,4∙612,6)=0,57 кг/м ^9.3.

Массовая скорость дымовых газов при температуре, выходящих из дымовой трубы и = 8/0,57= 4,6 кг/(м ² ∙с).

Общие потери напора в газовом тракте за исключением скоростного напора в трубе ∑∆Р=40+88,8+130,0-87,0=172 Па.

По литературным данным [9, c.396] определится коэффициент трения l _т =0,019.4.

Высота дымовой трубы определится по уравнению (11.9)

= =31 м.

12.11.6 Поверочный расчет дымовой трубы.

Расчеты мольной, массовой доли компонентов и средней молекулярной массы смеси газов в камере конвекции сведены в таблицу 12.7. Расчеты динамической вязкости, теплопроводности и истинной теплоемкости дымовых газов сведены в таблицу 12.11. В таблице 12.11 величины динамической вязкости, теплопроводности и истинной теплоемкости компонентов дымовых газов определены при средней температуре в трубе 338,4 ⁰ С по уравнениям, приведенным в таблицах 9.2, 9.3 и 9.9.4.

таблица 12.11 - Расчеты динамической вязкости, теплопроводности и истинной теплоемкости дымовых газов

Компоненты					Cpi	Cpi x′i
CO2	28,06	0,1415	35,57	3,209	1,062	0,147
SO2	25,17	0,0031	22,85	0,028	0,764	0,002
H2O	21,62	0,0883	49,64	5,262	2,089	0,139
N2	28,30	0,7295	47,21	34,801	1,070	0,770
O2	32,49	0,0643	50,62	3,307	1,005	0,073
Сумма		1,0267		46,607		1,131

Коэффициент динамической вязкости рассчитывается по уравнению (9.15)

=27,9∙10 ^-6 кг/(м∙с)

Коэффициент теплопроводности определяется по уравнению (9.16)

=46,6∙10 ^-6 кВт/(м∙град)

Истинная теплоёмкость дымовых газов дымовых газов определится по уравнению (9.17)

=1,131 кДж/(кг∙град)

параметр Прандтля определится по уравнению (9.14)

=0,678.

Значение числа рейнольдса определяется по уравнению (9.13)

= 392810.

Коэффициент теплоотдачи к стенке трубы определится по уравнению (11.13)

=

=0,021∙1,05∙392810 ^0,8 ∙0,678 ^0,43 ∙46,7/2,4=0,0108 кВт/(м ² ∙К)

Результаты расчетов средней молярной теплоемкости компонентов и уходящих из топки дымовых газов сведены в таблицу 12.12.

Таблица 12.6 - Результаты расчетов средней молярной теплоемкости компонентов и уходящих из топки дымовых газов

Компоненты	C pmi, кДж/(кмоль∙град.)	N i ∙C pmi
CO2	42,61	2,98
SO2	44,95	0,04
H2O	35,76	2,94
N2	29,50	16,87
O2	30,56	1,55
Сумма		24,39

Количество тепла, теряемое через стенку трубы, определяется по уравнению (11.12)

Q _ПОТ = B∙G∙C _pm ∙(t _г – t _ух)=0,919∙24,39∙(350- 327)=520 кВт.

Поверхность трубы н _т =3,14∙2,4∙ 31=232 м.

Температура стенки трубы определится по уравнению (11.14)

=404 К

величина потерь тепла поверхностью дымовой трубы в окружающую среду определяется по уравнению (11.10)

= 510 кВт.

температура уходящих дымовых газов определяется по уравнению (11.14)

=600,1 К.

Полученная температура совпадает с заданной менее чем на 0,1%, поэтому пересчетов не делаем.

12.11.7 Потери напора от скоростного напора в дымовой трубе определятся по уравнениям (11.3) и (11.4)

=0,18

=8 Па.

Общие потери напора в дымовой трубе

= 170+8=178 Па.

Так как общее сопротивление движению дымовых газов не превышает 300 Па, нет необходимости установки дымососа.

Дата добавления: 2015-07-20