Технологический расчет трубчатой печи

,.Принимаем Nр=82.Тогда ,Суть метода расчета (метод итераций) Рн по уравнению Бакланова заключается в следующем: задаются значения Рн; по заданной зависимостиопределяем соответствующую этому tн; рассчитываем коэффициенты А и В, длину участка испарения и получаем расчетное значение давления в начале участка испарения; если это значение не совпадает с определенной точностью с заданным значением Рн, то расчет возобновляется; при достижении заданной точности фиксируется значение Рн и определяются потери напора на участке испарения.Таблица 4. Результаты расчёта Рн методом итераций№Рн,задан. Паtи, оСtср.и, оСρжtcpкг/м3Аqtн, кДж/кгlи, мВРн,расч. Па11000000,00000275,7292302,8646718,9667201,6838624,989620,61362968231,46131094613,072921094613,07286277,4752303,7376718,4079201,8407629,8108608,8673025495,93351084495,248131084495,24811277,3741303,687718,4403201,8316629,5311609,54843022113,76901085084,760641085084,76056277,3799303,69718,4384201,8321629,5474609,50873022310,61041085050,423751085050,42370277,3796303,6898718,4385201,8321629,5464609,5113022299,14441085052,423761085052,42373277,3796303,6898718,4385201,8321629,5465609,51093022299,81221085052,307271085052,30723277,3796303,6898718,4385201,8321629,5465609,51093022299,77331085052,314081085052,31402277,3796303,6898718,4385201,8321629,5465609,51093022299,77561085052,313691085052,31362277,3796303,6898718,4385201,8321629,5465609,51093022299,77551085052,3136101085052,31364277,3796303,6898718,4385201,8321629,5465609,51093022299,77551085052,3136111085052,31364277,3796303,6898718,4385201,8321629,5465609,51093022299,77551085052,3136Принимаем Рн = 1085052,31364Па. По зависимости Рн = f(tн) определяем температуру в начале участка испарения:tи = 277,3796 оС.Приведем пример расчета Рн для последней итерации.Средняя температура на участке испарения.,Плотность сырья при средней температуре на участке испарения:,Коэффициент А:,Теплосодержание сырья при температуре начала испарения:Длина участка испарения:,Коэффициент В:Расчётное давление Рн:,При полученном значении Рн определяем потери напора на участке испарения:,Потери напора на участке нагрева радиантных труб:(65)где λ2 – коэффициент гидравлического сопротивления.lн – эквивалентная длина участка нагрева радиантных труб по одному потоку:,(66).ρж – плотность продукта при средней температуре на участке нагрева радиантных труб:(67),U – массовая скорость продукта в радиантных трубах (в случае одинакового размера труб) на один поток:(68).Следовательно:Потери напора в конвекционных трубах для одного потока:(69)где lк – эквивалентная длина конвекционных труб.,(70)ρж – плотность продукта при средней температуре в конвекционных трубах:,Тогда потери напора:Определение статического напора в змеевике печи:,(71)где hт, hк, g – соответственно высота камеры радиации, высота камеры конвекции, плотность продукта при средней температуре:,(72), Тогда:,Давление сырья на входе в печь:.График зависимости давления в начале участка испарения от температуры представлен на рисунке 4.Схема, поясняющая гидравлический расчет змеевика трубчатой печи, показана на рисунке 5.Рисунок 4 – график зависимости давления в начале участка испарения от температуры.Рисунок 5 – схема, поясняющая расчет змеевика трубчатой печи.2.9 Упрощенный аэродинамический расчет дымовой трубы.Этот этап расчета предназначен для определения стандартного диаметра и высоты дымовой трубы.Общее сопротивление всего газового тракта определяется выражением:(73)где - соответственно разряжение в топочной камере, потери напора в камере конвекции;– потери напора в газоходе на преодоление местных сопротивлений;(74)-сумма коэффициентов местных сопротивлений(внезапноерасширение(ξ1),внезапное сужение (ξ2), шибер или заслонка (ξ3)).W, ρtух – соответственно линейная скорость и плотность продуктов сгорания;Имеем:ξ1 = 0,02;ξ2 = 0,04;ξ3 = 4;Тогда .При естественной тяге допустимую скорость в дымовой трубе принимаем равной 8м/с.Ранее было рассчитано tух = 260 оС.Плотность продуктов сгорания при нормальных условиях:(75) - сумма масс продуктов сгорания на 1 кг топлива; - объемное количество продуктов сгорания на 1 кг топлива.(76).Плотность продуктов сгорания при любой заданной температуре (Т) определяется выражением:(77)Тогда:Потери напора на трение в дымовой трубе:(78)где - соответственно потери напора при входе в трубу и выходе из неё, потери на трение при движении газов в дымовой трубе:(79)- коэффициенты местных сопротивлений при входе в трубу и выходе из неё: ; .ρсрТ. - плотность газов в трубе при средней температуре.(80)(81)Тогда:(82)где λ3, h, D – соответственно коэффициент гидравлического сопротивления в дымовой трубе, высота и диаметр дымовой трубы.(83)(84)где nт – число дымовых труб;V – объёмный расход продуктов сгорания при tух.(85)В – часовой расход топлива.Принимаем D = 2,0 м.Высота дымовой трубы рассчитывается методом последовательного приближения по уравнению:(86)где ρв = 1,293 кг/м3 – плотность воздуха;Тв = 303 К – температура воздуха.Таблица 5 – Результаты расчета высоты дымовых труб методом итераций.№ итерацииВысота (задан.)Потери напорана выходе из трубыОбщее сопротивлениеВысота (расч.)145,00009,6527213,723244,6549244,65499,5787213,649244,6395344,63959,5754213,645944,6388444,63889,5752213,645844,6388Приведем пример для последней итерации. Принимаем h = 44,6388 м.Потеря напора на выходе из трубы: Тогда общее сопротивление будет:Тогда высота:.Следовательно высота дымовой трубы:h=44,64 мСхема дымовой трубы с естественной тягой, поясняющая аэродинамический расчёт показана на рисунке 6.Рисунок 6 – схемадымовой трубыс естественнойтягой, поясняющая аэродинамический расчет.ЗаключениеВ ходе данной работы была рассчитана и спроектирована печь для нагрева и частичного испарения нефти. Для этой цели была выбрана печь типа СКГ1 свободного вертикальнофакельного сжигания комбинированного топлива с горелками типа ГГМ-5.Были определены основные параметры работы трубчатой печи: к.п.д., тепловая нагрузка и др. К.п.д. достаточно высок и равен 81,79 %. Также был проведен упрощенный расчет камеры радиации (фактическая теплонапряженность радиантных труб 22,34 Мкал/(м2ч)), расчет диаметра печных труб (внутренний - 0,143 м), расчет камеры конвекции (теплонапряженность конвекционных труб 10,78 МВт/(м2ч)), гидравлический расчет змеевика трубчатой печи и упрощенный аэродинамический расчет дымовой трубы.Для удаления дымовых газов используется естественная тяга. Это увеличило капитальные затраты на изготовление более высоких дымовых труб, но значительно снизило энергетические затраты на искусственную вытяжку дымовых газов с помощью вентиляторов.1. Технологическая установка, в которой будет эксплуатироваться проектируемая или модернизированная печь.Спроектированная печь будет эксплуатироваться для нагрева и частичного испарения нефтепродукта.2. Полная теплопроизводительность печи, МВт33,63. Производительность печи, т/сут38004. к.п.д., %81,795. Сырье, поступающее в печь:• относительная плотность0,96. Температура сырья, оС:• на входе в печь125• на выходе из печи3307. Давление сырья, ата• на входе в печь12,51• на выходе из печи1,88. Доля отгона:0,379. Змеевик сырьевойдвухпоточный10. Воздухоподогреватель не требуется.11. Вид применяемого топливамазут12. Состав топлива, % масс:• углерод88• водород10• кислород1• сера113.Дымовая труба: отметка верха, м44,6414.Располагаемая площадка для строительства, м24,44x6Список использованных источников1.Технологический расчет трубчатых печей на ЭВМ: Методические указания /Составитель Г.К. Зиганшин. – Уфа: УНИ, 1997. – 100 с.2.Скобло А.И., Трегубова И.А., Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтперерабатывающей и нефтехимической промышленности. – М.: Химия, 1982. – 584 с.3.Трубчатые печи: Каталог / Составители: В.Е. Бакшалов, В.Ф. Дребенцов, Т.Г. Калинина, Н.И. Сметанкина, Е.И. Ширман. – М.: ЦИНТИ химнефтемаш, 1985. – 34 с.4.Горелки для трубчатых печей: Каталог. Изд. 5-ое. – ЦИНТИхимнефтемаш, М.: 1990.5.Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – 8-е издание – М.: Химия, 1982. – 784 с.