Методика решения задачи 1. Расчет ведется по методике [12]

Расчет ведется по методике [12].

7.2.1 Полезная мощность (тепловая нагрузка) печи, кВт:

где Н_п, Н_к – начальная и конечная удельная энтальпия сырья, кДж/кг.

Рисунок 3 – Расчетная схема трубчатой печи

Отсюда

Температура дымовых газов, выходящих из конвекционной камеры печи, ⁰С:

Потери тепла, кДж/кг:

- с газами, которые выходят, по зависимости t_вих = f(q_вих) (приложение А, рис. А.2);

- через теплоизоляцию печи q_т = 0,05Q_н,

где Q_н – ниже (рабочая) теплота сгорания топлива, кДж/кг; для мазута Q_н= 40050 кДж/кг [12].

При нормальной эксплуатации печи при использовании газового или жидкого топлива потерями тепла от неполноты сгорания q_незг можно пренебречь, учитывая ее небольшую величину.

К.п.д. печи:

Расход топлива, кг/год:

7.2.2 Скорость движения сырья в трубках змеевика-теплообменника, м/с:

где V_вх – объемный расход сырья на входе в теплообменник-змеевик, м³/с; n – количество параллельных потоков сырья, которые подаются в печь; n =4 [12]; S – проходное сечение трубы ⌀ 152x8 мм [12], м². Отсюда следует

где ρ_с – плотность сырья, кг/м3, выбирается в зависимости от начальной температуры сырья по данным рис. А.3 (приложение А).

В трубном пространстве теплообменных аппаратов при введении жидких нефтепродуктов с помощью насоса обычно берется скорость потока в пределах 0,8-2,5 м/с [12].

7.2.3 Выбор типоразмера и проверочный расчет печи.

Тип печи – Н_дЦВ4 (ЦД4), характеристика которой приведена в таблице А.4 (приложение А). По рассчитанным значениям Q_кор избирается больше мощности печь типового ряда выписывается характеристика выбранной печи: внутренний диаметр корпуса D,м, поверхность нагрева F_р, м², и длина радиантных труб l_т, м,проводится ее проверочный расчет с использованием метода постепенного приближения.

Температура газов сгорания на выходе с радиантной секции печи берется в пределах t_гз =800-850 °C [12].

За данными рис. А.2 (приложение А) определяется энтальпия газов сгорания Н_гз, кДж/кг.

Количество полезного тепла, вносимого в топку, кДж/кг:

Количество тепла, которое получено сырьем в радиантных (Qр) и конвекционный (Qк) секциях печи соответственно, кДж/кг:

Средняя теплонапряженность радиантных труб, Вт/м²:

Полученную величину сравнить с допустимым значением (приложение А, табл. А.4).

Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к радиантных труб при свободной конвекции, Вт/(м²∙К):

где Т_гз – температура газов сгорания, К; Θ – средняя температура внешней поверхности радиантных труб, К.

где t' – температура сырья на выходе из конвекционной секции печи и при входе в радиантных секцию, °С, берем t' =250-300 °С [12]; α₂ – коэффициент теплоотдачи со стороны сырья, Вт/(м²·К); для жидкого сырья и сырья, которая испаряется α₂ = 600-900 Вт/(м²·К) [12]; δ – толщина стенки трубы, м; λ – коэффициент теплопроводности стальной стенки трубы Вт/(м·К) [6]; r – термическое сопротивление загрязнений, м^2.К/Вт (приложение А, таблица А.3).

Проверка выбранного значения температуры газов сгорания:

где ψ - обобщенный коэффициент, зависящий от распределения температур в топке, вида топлива и типа печи (приложение А, табл. А.5); С_s – коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м^2.К⁴); Сs = 5,67 Вт/(м^2.К⁴) [12]; Н_s – эквивалентна абсолютно черная поверхность, м²; значение F_р/Н_s определяется по данным табл. А.6; q_рк – теплонапряженность радиантных труб, обусловленная свободной конвекцией, Вт/м²:

Полученная разница должна равняться

.

В противном случае расчет повторяется для вновь выбранного значения t_гз в рекомендуемых пределах.

7.2.4 Расчет радиантных секции печного змеевика.

Доля тепла, поступившее сырьем в радиантных секции печи:

значения φ_р ≤ 0,7-0,8 [12].

Количество радиантных труб:

где f_m – наружная поверхность одной трубы, м², тоді

где d_зовн – внешний диаметр теплообменной трубы, м.

7.2.5 Расчет конвекционной секции печного змеевика.

Средняя разница температур, °С:

при

Рисунок 4 – Трубчатая печь типа НдЦВ4 (ЦД4):

1 – камера конвекции; 2 і 3 – выхлопное и смотровые окна, 4 - радиантных змеевик, 5 - футеровка, 6 - корпус 7 - камера для подвода вторичного воздуха, 8 - футеровка отражателя-распределителя, 9 - воздуховод, 10 - отражатель-распределитель, 11 - горелка

при

где

Площадь теплообменной поверхности конвекционной секции труб, м²:

где К – коэффициент теплопередачи Вт/(м²·К), К=23-52 Вт/(м²·К) [12].

7.2.6 Определение габаритных размеров печи (эскизы и выводы).

В данном разделе приводятся чертежи аппарата, его характеристик и основные габаритные размеры.