Tube пещи са водещи на група от пожар нагреватели в повечето технологични инсталации на рафинерии и нефтохимически заводи.
Необходимите изходни данни: производителност пещ на суров материал (разтвор rafintny вакуум дестилат) G = т / г; началната и крайната температура на фуража съответно Т1 = Т2 = К и R; рафинат плътност при K ρ = 903 кг / м 3; масовата фракция на дестилата суровина при атмосферно налягане и К NP изхода на е = 0,6 пещта; Дестилация при 293 К плътност 875 кг / м 3; плътност изпаряване остатък при 293 К ρ = 950 кг / м 3; гориво - състав газ (в% тегл.) CH4 - 90,84; С2 H6 - 5.55; С3 Н8 - 0.54; п-С4 H10 - 0.35; CO2 - 0,84; N 2 - 1,88.
4.1. Изчисление на горивния процес.
Грим стехиометрични компоненти процес уравнение изгаряне на гориво:
Ние определя теоретичното количество въздух L0 (в кг) необходими за изгаряне на 1 кг газ (при стехиометрични уравнения). Най-накрая имаме:
Общо кислород - 3,882 кг и познаването на качествения състав на въздуха, установим, че теоретичното количество въздух - 16,6 кг.
Ние изчисляваме действителната сума на въздуха:
където α - излишък фактор въздух (α = 1,03-1,07 пещ с излъчващите стени).
Ние се определи количеството на продуктите от горенето (в кг), образувани при изгарянето на 1 кг гориво. Ние се определи теглото на димните газове kompanentov мл (кг / кг гориво), дадени азот, въведени с СО2 на гориво и непревърнат кислород (от стехиометрични уравнения):
За въглероден диоксид:
m1 (СО2) = 0.023 кг
m2 (СО2) = 0.024 кг
m3 (СО2) = 0.0253 кг
m4 (СО2) = 0.0254 кг
m1 (Н 2О) = 2156 кг
m2 (Н 2О) = 0.009 кг
m3 (Н 2О) = 0.008 кг
m4 (Н 2О) = 0,005 кг
В резултат на това ние откриваме, че сумата от четирите компонента на реакцията е:
Σ m (Н 2О) = 2,178 кг
Σ m (СО2) = 0,096 кг
Σ m (О2) = 3,882 кг
Σ m (N2) = 0,188 + 12,7 = 12,91 кг
Не реагира кислород:
m (О2) = 17,46-12,91-3,882 = 0,668 кг
Ние очакваме състава на димните газове в тегловни%. и получаваме следните резултати:
Ние очакваме състава на димните газове в обемни%. като се използва формулата за преобразуване:
където Vi - kolichestvoi- обем на компоненти на димни газове, m 3 / кг гориво; Михайловски моларен massai- компоненти димния газ, кг / Kmol.
Заместник стойност и да получите:
Съответно, димния газ състав в% об. ще:
За следващите изчисления изобразени QT = F (T) (енталпията на димния газ - температура). За тази цел ние определяме енталпия на димните газове (кДж / кг), образувани при изгарянето на 1 кг гориво, при температури от 300, 500, 700, 1100, 1500 и 1900 К съгласно уравнението:
където С и - средна маса топлинен капацитет на димните газове компоненти (в кДж / кг ∙ K).
среден капацитет газ маса топлина при постоянно налягане
Заместването стойности във формулата, следните стойности, с CI вземе средната капацитет газ маса топлина при постоянно налягане на таблицата:
Q300 = 564,5 килоджаул / кг
Също погледнете другите температури, и да получите:
Q500 = 4804 килоджаул / кг
q700 = 9250 килоджаул / кг
q1100 = 18450 килоджаул / кг
q1500 = 28932 килоджаул / кг
q1900 = 39601 килоджаул / кг
Нанасят.
Ние определяме топлината на изгаряне (кДж / кг):
където Xi - маса dolyai компонент втори гориво;
Qi - топлина sgoraniyai втори компонент на гориво (в кДж / кг);
Топлината на горене се изчислява по следната формула:
където Ni-брой молове от кислородни атоми, необходими за завършване sgoraniyai втори компонент, пропелант;
Mi - моларен Масаи втори компонент на гориво, кг / мол.
Заместник стойност и да получите:
Q (СН4) = 204472 ∙ 4/16 = 51 118 кДж / кг
Съответно, топлина на горене е равен на:
Qcu = 50 236 кДж / кг.
2. ефективност пещта и неговата консумация топлинно натоварване и гориво.
производителност пещ е намерена от формулата:
където qpot / QSG - топлинните загуби на околната среда, като част от топлината на изгаряне на горивото;
quh / QSG - топлинна загуба от изходящите димни газове, като част от топлината на изгаряне;
Ние приемаме qpot / QSG = 0.06; aquh са планирани QT = F (Т) при Т = Tuch. при което температурата на димните газове на изхода на конвекционната камера 120 да приеме К над температурата на суровината въвеждане на пещта:
Полезно настъргани пещ (в кДж / ч) се изчислява от уравнението:
където фураж G- изпълнение пещ, кг / ч;
T2 р п, р х Т2 - енталпия съответно, парата и течната фаза на изхода на пещта при температура Т2. кДж / кг;
р х Т1 - сурова енталпия на входа на пещта при температура Т1. кДж / кг (енталпия намерите маси енталпии на течни петролни продукти и маслени пари, знаейки плътността);
Пълен топлинно натоварване на пещта Qt (кДж / ч) определя от формулата:
Разходът на гориво на час (кг / ч):
4.3. Лъчисто отопление повърхностни тръби и размерите на радиация камера (горивна камера):
Повърхността на лъчисто отопление тръба (в m 2) се определя по формулата:
където Qr - количество прехвърля в кВт захранващата камера излъчване на топлина;
Qr - топлинно лъчиста тръби, кВт / m 2 (предварително prinimaemqr = 67 кВт / m 2).
Количеството топлина прехвърля в камерата за храна radiauii установено от уравнението на топлина баланс на пещта:
където ηt = 0,96 - коефициент на ефективност на пещта;
QTP - енталпия на димните газове на изхода на радиация камера при температура Тп. кДж / кг гориво (преди приема Т = 1023K и opredelyaemqtp планирано QT = F (T).
Ние определи Тс източника на входящата температура на излъчване тръба. За да направите това, като определя на базата на експериментални и са изчислени данни, че суровината в конвекция тръби изпарява, ние откриваме, че entalpiyuq w MK въвеждане на лъчисти тръби от уравнението на топлинния баланс:
Както Таблица енталпии са желани температура масло Th.
Изборът диаметър на тръбата DH = 127 * 8 mm с полезна dlinoyltr = 9.5 m (общата дължина на тръбата и тръбата завършва в запечатване колега е 10 т).
Брой на лъчисти тръби (закръглени до най-близкото цяло четно число):
Като се има предвид професионален опит, ние приемаме изгаряне на пещта без пламък с двойно двупосочна експозиция екран с хоризонтални шахматно тръби и долната част на два конвекция.
Според съществуващите правила поставяне стъпка екранна тръби S = 0.25 m Разстояние между редовете на вертикални тръби .:
Разстоянието от стените на излъчваща тръбен екран ч = 1 м.
Височината на лъчиста камера (пещ):
където N'r = Np / 2 - брой тръби във вертикална ред;
LT = 0.25 m - разстояние от долните и горните тръби съответно вертикален ред, и таван ето пещ.
Ширината на камерата за лъчисто пещ:
Обемът на радиация камера:
Термично стрес от обема на пещ на пещта:
За да се осигури еднакво obgreva всяка епруветка периферно и по дължината на екрана, за да се вземат мерки за проектираните газови горелки, тип отопление VNIINEFTEMASH GBP2a Qg = 69.78 кВт.
Брой на горелки (закръглява надолу до най-близкото цяло четно число):
Тъй като всеки размер горелка 0.5 * 0.5 м, а площта на два излъчващи стените на пещта:
Схема пещ с излъчващи пещи стени
4. Изчисляването на излъчващ топлинен пренос в пещта.
Целта на това изчисление е да определи действителната температура на димните газове T г п на изхода на пещта с получените топлинно лъчиста тръби. Формулата за изчисляване е:
където CS = 5,73 W / (m 2 ∙ K) - константа на абсолютно черно тяло радиация;
HS - еквивалентно на черна повърхност, m 2;
QRK - количеството прехвърля в камера продукт чрез конвекция радиация, кВт топлина;
Θ - средна температура на външната стена на екрана, K;
φ - коефициент, зависещ от съотношение HSR / HS - определя в съответствие с график;
HSR - на излъчващата повърхност на стената на пещта, т2.
Средната температура на външната повърхност на стената на излъчващи тръби се определя от уравнението:
където α2 = 940 W / m 2 ∙ К - коефициент на топлопредаване от стената на тръбата до масло;
δ- дебелина стената на тръбата, т 2;
λ = 45,4 W / m ∙ К - коефициент на топлопредаване от тръби стена материал.
Зависимост на φ от съотношението на HSR / HS
1 - горене без пламък; 2 - горящи горене с обем от плосък пламък; 3 - пламенен горене с безплатна факел.
След това се определи коефициентът на топлинен пренос (W / m 2 K ∙) конвекция от димните газове на лъчиста тръба съгласно формулата:
Количеството топлина прехвърля чрез конвекция на лъчиста камера се изчислява по уравнението:
където φK = 0,9 - коефициент като се отчита намаляване на температурата на газа тръби в сравнение с температурата на газовете, излизащи от пещта.
Очакваме еквивалент на абсолютно черна повърхност HS. Определете предварително всички необходими количества.
Намери ъгловият коефициент ρHR за случая с лъчиста пренос на топлина между повърхността на тръбите за телевизори и излъчваща стена (този фактор показва колко пъти изчисленото взаимно повърхност радиация екран и излъчваща вече повърхността на стената лъчисти тръби):
където PHR = 72.2 mm 2 - Средна изчисленото взаимно повърхност радиация за 1 мм дължина на един екран тръба.
Определя ρVR ъглов коефициент за случая на лъчисто топлопренасяне между слоя газ и екрана на тръба. Стойността на този коефициент се изчислява по график.
Намерете неекранирани повърхност на стените на пещта - крайни стени и част на предната стена не заета от газови горелки. Площта на тези повърхности е:
Виж температурата на излъчващата стена съгласно експерименталните данни съгласно формулата:
Определя се средната температура на абсорбиращата среда (газове в пещта) с формулата:
където QRP - лъчиста топлина загуба на камерата за околната среда, кВт;
Σmi · CI - средно общо топлинен капацитет на 1 кг на продуктите от горенето на гориво при температура (ТА + 150).
В този случай, количеството топлина, изгубена от лъчиста камера към околната среда, се изчислява, както следва:
Съотношение определя от степента на тъмнина на цилиндричния екран от формулата:
Ефективността на облъчване на газовата фаза тръбна екран.
I - изобразяване на единичен ред; 2 - дисплей два реда, първият ред; 3 - същият като втория ред.
Най-сетне се брои еквивалент на абсолютно черна повърхност:
Ако изчислението получен в тази температура Т D P ще се различава значително (повече от 10 °) от полученото TN, след това се повтаря изчислението трябва да се предвид различна стойност ТА.
Изчислете конвекция нагревателни повърхности на пещта.
Конвекция повърхностно отопление груб определя но формулата:
където QK - размер на пренос на топлина суровина в конвекционни тръби, W;
k1 - коефициент на пренос на топлина в камерата конвекционна пещ, W / (m 2 K);
ΔTSR е температурната разлика средната, К;
Количеството топлина прехвърля в суровината в конвекционни тръби:
Коефициентът на топлинен пренос в камерата за конвекция се изчислява по формулата:
където α1 е коефициентът на конвективен пренос на топлина от димни газове на тръбите, Br / (m К);
αL - коефициент излъчващ топлинен пренос на основите на три атомни тръбите, W / (т2 К);
а1 Коефициентът се определя по формулата:
където С- константа за шахматно приблизително равна на 0,33;
β- коефициент в зависимост от броя на тръбните редове в пакета (ако приемем, че броят на редовете е по-голямо от 10, като β = 1;
λG - термичен коефициент провеждане на димните газове, Br / (m · K).
Критерии Rei Pr във формула (4.41) се изчисляват при средна температура на димните газове в конвекционната TCP камера = 0,5 · (ТА + Tuch); определяне размера - външният диаметър trub.Skorost газове се изчислява за най-тясната част на гредата.
Камерата за конвекция инсталиран с груб полезна дължина L1 = 9,5 м, външна diametromdN = 102 mm и дебелина на стената от 6 mm. Всяка камера се намира за odnoyu намотка суровина. В един набор от своя хоризонтален ред шахматно с четири груб (фиг. 1), за да shagomS = 172 mm.
Намерете най-малкото свободна площ на напречното сечение за преминаване на димни морава. Според схемата, ще бъде равен на:
където п1 = 4 - брой тръби в един хоризонтален ред;
Определяне на линейната скорост на димния газ в най-тясната част на лъча или формулата:
където m = 2- брой паралелни камери (броя на фуражни потоци).
За да се определи критерии Rei Pr трябва да се изчисли на димните газове в TCP кинематичен вискозитет, плътност, топлина капацитет и топлопроводимост.
Коефициентът на динамичен вискозитет се изчислява по формулата:
където мкг. мкг - моларната маса и динамичния вискозитет на димните газове;
Mj- моларна маса на компонентите на димните газове;
μi - динамичен вискозитет на компонентите на димните газове - се определят от Номограмата;
XT - обемни фракции на димните газове компоненти в сместа.
Димните газове плътност:
Кинематичният вискозитет на газове:
Коефициентът на топлопроводимост на димните газове:
където λG - термичен коефициент проводимост на компонентите на отработените газове (Таблица 4).
Коефициентите на топлопроводимост на димните газове.
Димните газове специфичен топлинен капацитет:
Намерете стойността на критериите:
Коефициентът на топлинен трансфер от радиация от триатомен газове:
и където αSO2 αN2O - радиационните коефициенти за пренос на топлина на СО2 и Н2 О, opredelyaemyepo номограма съгласно Toff, силата на абсорбция на триатомен газове и температурата на стената.
Предварителните стойности са необходими за използването на номограми.
Изчисляване на ефективната дебелина на слоя газ съгласно формулата:
Определяне на ефекта на абсорбция на СО2 и Н2 О в слоя газ (в Pa · т):
Температурата на стените на тръбата за конвекция като 35 К по-висока от средната температура на суровината, при което:
Средната температурна разлика се изчислява чрез Grasgoffa уравнение:
Изчисляване на отоплението конвекция повърхност е грапава, грубо определяне на общия брой в камерата за конвекция:
Броят на груб вертикално в една клетка (за да се закръглява до следващото по цял стойност):
Височината заета от тръбите в камерата за конвекция, етап дълбочина конвекция тръби puchkasostavit:
I * ne.VI. Номограмата за определяне на динамичния вискозитет
Торф при които р = 1 атм *:
Преминаване към SI: lcll-Ijo "" Па-о.
* С валиден сближаване с номограмен данни IYI ^ ovagen и IRI ixaeiur
За да продължите с изтеглянето, което трябва да се съберат на снимка:
Свързани статии