Теплообмен в печи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание: Рассчитать параметры печи при заданной производительности 180 000 тыс. тонн, нагреваемый продукт - керосин, плотность с = 780 кг/м³,

Общее время работы печи, ч, определяем по формуле:

Определим массовый расход нагреваемого вещества, кг/с:

Требуемая мощность печи, кВт, определяется по формуле:

Подводимая мощность, кВт, определяется с учетом КПД печи:

Объем камеры печи, м³, определяется по формуле:

где - объемное теплонапряжение, кВт/м³;

Объем цилиндра равен:

Допустим, что , тогда формула объема примет вид:

Откуда

Диаметр печи, м, найдем по формуле:

тогда высота печи, м, будет равна:

Определим объемный расход нагреваемого вещества, м³/с:

Определим площадь отверстия змеевика в поперечном сечении, м²:

где - скорость движения потока вещества, м/с;

Принимаем внутренний диаметр змеевика, таблица 3.3 Справочник нефтепереработчика, Ластовкина Г.А., d=273 мм, толщина стенки змеевика д=10 мм.

Определим требуемую для теплообмена площадь змеевика для плоской стенки, м², по формуле:

где - теплопроводность стали, Вт/(м•К);

- температура горячего продукта на выходе;

- температура «холодного» продукта на входе;

Определим периметр поперечного сечения змеевика, м:

где ;

Определим длину змеевика, м:

Производим проверку для цилиндрической стенки:

Расхождение в 2% допускаемо при максимальном расхождении в 5%, условие выполнено.

Для топки печи используется газ Новгородского промыслового месторождения, %:

CH₄=70,8-76,7;

С₂H₆=0,6-0,7;

C₃H₈=0,4-1,0;

С₄Н₁₀=0,15-0,30;

С₅Н₁₂=0,05-0,2;

CO₂=0,2-0,4;

N₂ и ред. мет.=26,9-19,1;

Н₂S=0,9-1,6.

Определим площадь поверхности змеевика для плоской стенки, м²:

Определим тепловую мощность, передаваемую через плоскую стенку змеевика, кВт:

где - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²•К);

- температура стенки змеевика;

- температура паров продукта;

что в 10 раз меньше потребляемой мощности, повысить мощность можно увеличив длину змеевика, принимаем м.

При принятой длине змеевика потребляемая мощность будет равна:

Определим удельную теплоту сгорания топлива, МДж/м³, по формуле:

Определим требуемый для сгорания объем воздуха, м³/м³, по формуле:

Действительный объем подаваемого воздуха, м³/м³, определяется по формуле:

где - коэффициент избытка воздуха для газового топлива;

Дымовые газы включают:

- водяные пары;

- двухатомные газы;

- азот.

Определим объем, выделяющихся при сгорании топлива, водяных паров, м³/м³, по формуле:

Где

тогда

Определим объем, выделяющихся при сгорании топлива, двухатомных газов, м³/м³, по формуле:

Определим объем, выделяющегося при сгорании топлива, азота, м³/м³, по формуле: газ печь змеевик топливо

Определим объем, выделяющихся при сгорании топлива, дымовых газов, м³/м³, по формуле:

Определим расход топлива, м³/с, по формуле:

Определим расходы компонентов дымовых газов, м³/с, по формуле:

тогда расход дымовых газов, м³/с, составит:

Определим диаметр дымовой трубы, м, по формуле:

Определим гидравлическое сопротивление на входе в дымовой трубе по формуле:

где - коэффициент местного сопротивления;

- скорость движения дымовых газов, м/с;

- плотность дымовых газов, кг/м³;

Сопротивление линейной части трубы принимают равное 20% от местного сопротивления, тогда общее сопротивление дымовой трубы определяется по формуле:

где - коэффициент учитывающий шероховатость стенки трубы;

Определим высоту дымовой трубы, м, по формуле:

где - плотность газов в начале дымовой трубы, кг/м³;

где - плотность газов в конце дымовой трубы, кг/м³;

- давление газов в начале дымовой трубы, Па;

Определим теплосодержание дымовых газов, кДж/м³ , по формуле:

где I_B - теплосодержание воздуха, кДж/м³ , при t_в =230 ^?С =503,15 ^?К

По графику ИТ определяем температуру дымовых газов, t_д=1800 ^?С

Материалом внутренней стенки принимаем Valox 1750, толщину внешней стенки принимаем д₁=150 мм, а толщину внутренней стенки из строительного кирпича д₂=250 мм.

Рассчитаем коэффициент теплопередачи, Вт/м*К, по формуле:

где л₁ =0,29 Вт/м*К; б₁=34,8 В/(м²*К);

л₂ =0,58 Вт/м*К; б₂=16,2 В/(м2*К);

Определим площадь камеры, м², по формуле:

Определим тепловой поток, Вт/м², по формуле:

Определим тепловой поток по площади, Вт/м², по формуле:

Потери не составляют 12%, что не превышает требуемых 30%

Список литературы

1 Онищенко Н.П. Эксплуатация котельных установок / Н.П.Онищенко. - М.: Агропромиздат, 1987.- 352с.

2 Исламов М.Ш. Проектирование и эксплуатация промышленных печей / М.Ш.Исламов.- Л.: Химия, 1986.-280с.

3 Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов / К.Ф.Павлов, П.Г.Романков, А.А.Носков.- Л.: Химия, 1986.- 560с.

4. Козлита А.Н. Горение топлива. Методические указания к практическим занятиям по курсу «Тепловые процессы»./ А.Н.Козлита, Н.А.Иванова, С.И.Лукьянов. - Комсомольск на Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ», 2006.-18с.

5 Ластовкина, Г.А. Справочник нефтепереработчика / Г.А. Ластовкина, Е.Д. Радченко, М.Г.Рудин. - Л.: Химия, 1986. -- 648 с.

6 Ягудин М.Н. Тепловой и аэродинамический расчет трубчатой печи / М.Н.Ягудин. - Уфа.: Издательство ГУП ИНХП РБ, 2008.- 210с.

Размещено на Allbest.ru