2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению...

2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению...

^ 2.3 Технологический расчет термических процессов
В процессах переработки природных энергоэлементов обширно используются теплообменные аппараты, испарители, трубчатые печи нагревательного и обскурантистского типов, испарители, аппараты воздушного остывания. Теплообменники, обычно, употребляются рекуперативного типа, с целью утилизации 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... тепла жарких продуктовых потоков. Целью расчета теплообменного аппарата является расчет поверхности термообмена, из термического баланса и уравнений теплопередачи. Если производится проектный расчет аппарата, то, вместе с термическим, нужно выполнить конструктивный расчет. В 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... случае поверочного расчета, определяют пригодность стандартного аппарата и/либо их число для передачи требуемого количества теплоты. Обычно, в проектировании установок переработки природных энергоэлементов преобладают поверочные расчеты стандартной теплообменной аппаратуры. Потому основное внимание уделено технологическим 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... нюансам расчета, а ряд конструктивных характеристик принимается в согласовании с нормалями и ГОСТ [43-47].
^ 2.3.1 Расчет аппаратов воздушного остывания
Аппараты воздушного остывания получили обширное распространение в разработках подготовки и переработки природных энергоэлементов. Они владеют рядом 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... эксплуатационных преимуществ [48]:

Воздушные холодильники используются для остывания газа и газового 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... конденсата на промыслах, для остывания легких дистиллятов на установках фракционирования нефти.

Основной задачей термического расчета воздушного холодильника является определение поверхности термообмена труб с оребрением и сборка поверхности термообмена. Оребрение создано 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... для интенсификации термообмена, что обеспечивается созданием ребристых труб из материалов с высочайшим коэффициентом теплопроводимости либо биметалла [49]. При расчетах следует учесть возможность полной либо частичной конденсации охлаждаемого потока.

Термическая нагрузка аппарата определяется по формуле:

,

(2.101)

где 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... ^ Q – суммарное тепло снимаемого со консистенции при конденсации и охлаждении, Qконд. – теплота конденсации паров, Qохл. – теплота остывания водянистой и газовой фазы.

Для расчета теплоты конденсации каждой фракции употребляются справочные данные 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... [19] либо уравнение:

,

(2.102)

где Нисп. – теплота испарения воды кДж/кг, М – молекулярная масса фракции кг/кмоль, Р1, Р2, Т1, Т2 – деления насыщенных паров при соответственных температурах, К

Для определения теплоемкости водянистой и паровой фракции пользуются уравнениями Крэга 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению...:

,

(2.103)

,

(2.104)

где , – теплоемкости воды и пара, кДж/(кгК), Т – температура, К.

Теплота остывания пара и воды определяется для среднего расхода пара и воды и средней теплоемкости паровой и водянистой фазы 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению.... Среднюю теплоемкость газовой и водянистой среды рассчитывается по правилу аддитивности:

,

(2.105)

где Xi – массовая толика фракции в консистенции.

Из уравнения термического баланса воздушного холодильника



(2.106)

определяется требуемый расход воздуха:

,

(2.107)

где Gвх. – расход воздуха, кг/с 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению..., Q – теплота отводимая от аппарата, кДж/с, ср – средняя теплоемкость воздуха, кДж/кг, Тк, Тн – конечная и исходная температура воздуха.

Для рассчитанного расхода воздуха подбирается стандартный вентилятор с припасом производительности по 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... воздуху и оребренные трубы [48].

Коэффициент теплопотери при поперечном обтекании воздухом пучка спирально оребренных туб, расположенных в шахматном порядке рассчитывается по формуле:

,

(2.108)

где  - коэффициент теплопроводимости воздуха при средней температуре, Вт/(мК)

в 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... – плотность воздуха кг/м3

w’ – скорость воздуха в узеньком сечении ряда труб, м/с

 - динамическая вязкость воздуха при средней температуре, Па*с

Pr – аспект Прандтля воздуха

d3 – поперечник трубы у основания ребер, м

d4 – поперечник ребер, м

 - средняя толщина 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... ребер, м

Величина w’ определяется по формуле:

,

(2.109)

где wн – скорость набегающего воздушного потока при входе в трубный пучок, т.е. в свободном сечении перед секциями, м/с

(Sп – поперечный шаг оребренных 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... труб)

hр – высота ребра, м

Sр – шаг ребра.

Скорость набегающего потока равна:

,

(2.110)

где ^ V – большой расход воздуха, м3/с

S – площадь сечения аппарата, м2

Площадь сечения аппарата определяется исходя из длины тубы и конструктивных суждений 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению....

Приведенный коэффициент теплопередачи учитывает конвективный термообмен меж оребренной поверхностью и потоком воздуха и передачу тепла теплопроводимостью через металл ребер. Его величину следует знать, чтоб найти коэффициент теплопередачи.

Приведенный коэффициент можно найти по 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... последующей формуле:

,

(2.111)

где Fр – поверхность ребер, приходящаяся на 1 м длины, м2/м

Fп – полная внешняя поверхность 1 м оребренной трубы, м2/м

E – коэффицент эффективности ребра, учитывающий снижение его температуры

по мере удаления от основания

 – коэффициент учитывающий трапецеидальную форму 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... сечения ребра

 = 0,85 – экспериментально отысканный коэффициент, учитывающий неравномерность теплопотери по поверхности ребра

= 0,0006 м2 К/Вт - термическое сопротивление загрязнения внешней поверхности трубы.

Поверхность ребер, приходящаяся на 1 м длины трубы

,

(2.112)

где x– число 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... спиральных витков ребер, приходящихся на 1 м длины трубы. Внешняя поверхность участков гладкой трубы меж ребрами, приходящуюся на 1 м длины трубы:

,

(2.113)

где 2 – толщина ребра у основания.

Полная поверхность трубы равна:

.

(2.114)

Коэффициенты теплопотери со стороны 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... охлаждаемой консистенции определяется по методике, приведенной в [50].

Если происходит конденсация охлаждаемой консистенции, целенаправлено разбить поверхность конденсации на температурные участки и рассчитывать действенный коэффициент теплопередачи в каждой температурной зоне, используя средние значения теплофизических параметров 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... потока.

Аспект Рейнольдса для паровой среды в каждом температурном сечении рассчитывается по формуле:

,

(2.115)

где Gп – расход пара кг/с

dтр. – поперечник трубы, м

 – динамическая вязкость, Па с

S – площадь пучка труб.

Вязкость углеводородного 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... газа определяется по формуле:



(2.116)

где Т – температура, К

Mп – молекулярная масса пара.

Аспект Прандтля:

,

(2.117)

где ср – теплоемкость газа, Дж/(кг К)

 – динамическая вязкость, Па с

 - теплопроводимость паровой фазы, Вт/(м К)

Теплопроводимость паровой фазы определяется 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... по правилу аддитивности, а теплопроводимость фракций по уравнению:



(2.118)

где Ткип., Т – температуры кипения фракции и пара, соответственно.

Потом рассчитывается коэффициент конвективной теплопотери от парового потока к пленке конденсата:

,

(2.119)

определяется теплота конденсации пара 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... и рассчитывается значение действенного коэффициента теплопотери по уравнению:

.

(2.120)

Средний действенный коэффициент теплопотери для каждого сечения определяется как среднеарифметическое значение границ сечения.

Так как количество паровой фазы на выходе из каждой секции миниатюризируется 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению..., целенаправлено уменьшать количество труб для улучшения критерий теплопередачи. Для определения количества паровой фазы нужно найти температуру на выходе, построив зависимость температуры среды по длине трубы.

Для этого рассчитывается средний коэффициент теплопередачи по формуле 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению...:

,

(2.121)

где = 0,00035 м2 К/Вт – тепловое сопротивление внутреннего загрязнения

= 0,00060 м2 К/Вт – тепловое сопротивление внешнего загрязнения

= 0,00022 м2 К/Вт – тепловое сопротивление латуни

= 0,000075 м2 К/Вт – тепловое сопротивление алюминия

Рассчитаем длину трубы каждого 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... сечения по формуле:

,

(2.122)

где Qc – тепло передаваемое в данной температурной секции, Дж

Nт – количество труб

Fт – площадь 1-го метра гладкой трубы, м2/м

Kc – коэффициент теплопередачи в секции, Вт/(м2К)

Тс – средняя разность температур, К.

По известной 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... длине трубы в каждой секции делают расчет нужного количества труб в каждом ряду

Вариант сборки труб в воздушном холодильнике-конденсаторе бензиновых дистиллятов представлен на рисунке 2.9. Парожидкостная смесь заходит в первую секцию АВО 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... с температурой 120 °С, где происходит конденсация паров и остывание воды и с температурой 90 °С смесь поступает во вторую секцию АВО. В данной секции реализуется три хода парожидкостной консистенции. Пройдя все 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... три хода данной секции, пар стопроцентно конденсируется и жидкость с температурой 65 °С поступает в последние две секции, где происходит остывание водянистой фазы до температуры 40 °С.

Секция 1 Секция 2 Секция 3 Секция 4

^ Набросок 2.9 – Сборка труб и секций АВО

Аэродинамическое 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... сопротивление пучка труб (Па) определяется по формуле:

,

(2.123)

где pв – плотность воздуха при исходной температуре, кг/м3

w´ – скорость воздуха в узеньком сечении, м/с

nв – число рядов труб

d3 – внешний поперечник трубы 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению..., м

Sp – шаг ребер, м
^ 2.3.2 Расчет трубчатых печей 2.3.2.1 Главные определения и характеристики работы трубчатых печей
Промышленная трубчатая печь – аппарат, созданный для нагрева материала за счет сжигания горючего. Время от времени нагрев сопровождается хим перевоплощением. В 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... нефтеперерабатывающей и нефтехимической индустрии трубчатые печи употребляются для нагрева нефти и нефтепродуктов до более больших температур, чем при нагреве водяным паром. Температура нагрева в разных технологических установках [19, 50] представлена в табл. 2.20:

Таблица 2.20 – Температура 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... нагрева в трубчатых печах установок обезвоживания, обессоливания и стабилизации для различных типов производства

На промыслах

340–320К

На НПЗ

600–620К

Переработка томных нефтепродуктов

700–825К

Риформинг и гидроочистка светлых нефтепродуктов

675–815К

Современная трубчатая печь состоит из камеры сгорания (радиантной) в какой сжигается горючее 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... и камеры конвекции, в какой происходит подогрев дымовыми газами. Трубы обеих камер печи соединены в один змеевик, через который проходит нагреваемое сырье.

Печи работают в последующем спектре технологических характеристик:

Базы систематизации. В силу контраста конструкций и предназначения трубчатых печей единой систематизации не существует. Печи нефтеперерабатывающей и 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... нефтехимической индустрии можно подразделять по виду производства, технологическому предназначению, методу сжигания горючего, методу передачи тепла, особенностям конструкции. По виду производства печи делят на последующие группы:

По технологическому предназначению трубчатые печи подразделяют на нагревательные и нагревательно - обскурантистские. По методу сжигания горючего трубчатые печи подразделяют на три главных типа:

По методу передачи тепла печи делят на конвекционные, радиантно-конвекционные и радиантные. В конвекционных печах тепло передается сырью конвекцией. Такие печи употребляют на установках деструктивной 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... гидрогенизации высочайшего давления. В радиантно-конвекционных печах большая часть тепла передается радиацией, конвекция играет вспомогательную роль. В радиантных печах теплота передается радиацией, конвекционная камера отсутствует. Более всераспространены радиантно-конвекционные 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... и радиантные печи. Главным конструкционным признаком трубчатых печей, по которому их систематизируют, является конфигурация корпуса. По конфигурации различают печи коробчатого типа, цилиндрические печи и печи с наклонным сводом.

Маркировка трубчатых печей. На чертежах печи маркируют 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... знаками и цифрами.

Тип Б – печи с излучающими стенками топки, радиантно-конвекционные с горизонтальными трубами, нижним отводом дымовых газов, одной либо 2-мя камерами сгорания и перевальной стеной.

Тип Г – обыденные факельные 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... и печи с объемно-настильным пламенем, горизонтальными трубами и верхним отводом дымовых газов.

Тип З – вертикальные печи с настильным пламенем либо излучачающими стенками топки, горизонтальными трубами, центральным радиантным экраном, верхней конвекционной камерой 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... и верхним отводом дымовых газов.

Тип В – печи с верхним отводом дымовых газов, вертикальным расположением труб в радиантной секции и горизонтальным в конвекционной, могут обозначаться ВЦ (цилиндрические) и ВС (прямоугольного сечения).

Тип 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... Ц – цилиндрические печи.

Тип Р – печи каталитического риформинга.

Цифрами обозначают длину труб, м, поверхность нагрева, м2, число секций.

Производительность трубчатой печи по сырью. Под этим термином понимают количество сырья, нагреваемого в аппарате 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... в единицу времени. Обычно измеряется в тоннах либо килограммах в час. Этот параметр не может охарактеризовывать работу печи довольно много, т.к. ее размеры и остальные свойства зависят от количества тепла, которое нужно 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... передать сырью.

Теплопроизводительность печи (термическая мощность) – это количество тепла, воспринимаемого сырьем в печи в единицу времени. На современных печах термическая мощность добивается 120 МВт. Термическая мощность трубчатой печи не имеет четкого значения, и 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... может существенно возрастать с повышением расхода горючего. Это может привести к превышению максимально допустимой величины, что вызовет понижение термического к.п.д. и износ главных узлов печи.

Термический к.п.д 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению.... равен отношению количества полезного тепла, воспринимаемого сырьем к общему количеству тепла, выделяемого при сжигании горючего. Его величина находится в зависимости от температуры уходящих дымовых газов, коэффициента излишка воздуха, состояния термический изоляции 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению..., плотности печи и т.п. К.п.д. современных печей равен 65–75 %. Внедрение нагретого воздуха позволяет повысить к.п.д. до 90 %.

Теплонапряжение поверхности нагрева – количество тепла, переданного через единицу поверхности нагрева в единицу 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... времени. Различают теплонапряжение труб всей печи, среднее теплонапряжение радиантных либо конвекционных труб, теплонапряжение отдельных участков труб. Величина теплонапряжения охарактеризовывает степень эффективности передачи тепла поверхностью нагрева всей печи либо отдельных ее участков. Чем выше 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... теплонапряжение печи, тем меньше ее размеры. Введены понятия о очень допускаемом и фактическом теплонапряжениях радиантной и конвекционной поверхности нагрева. Целенаправлено сглаживать теплонапряжение по всей поверхности экранных труб. Наращивать теплонапряжение можно до 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... значения, при котором температура стены на каком – или участке труб добивается максимально допустимого значения. Превышение этого значения приводит к понижению механической прочности металла, образованию окалины на наружной и кокса на внутренней поверхностях 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению....

Среднее максимально допустимое теплонапряжение трубы можно высчитать:

, (2.123)

где: – теплонапряжение на более небезопасном участке трубы,  – коэффициенты, учитывающие неравномерность подогрева трубы по окружности и по длине.

Значение зависит, в главном от температуры, уменьшаясь 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... с ее ростом. Потому для трубчатых печей типично постепенное уменьшение допустимых в направлении движения сырья. Неравномерность рассредотачивания термических напряжений в печи оценивается коэффициентами:

. (2.124)

Наибольшее воздействие на нрав рассредотачивания теплонапряжения в печах с факельным 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... горением оказывает место ввода и изначальное направление движения факела. Значения допустимых термических напряжений поверхности нагрева радиантных труб составляют (кВт/м2):

для нагревательных печей

для нагревательно-реакционных печей:

Среднее теплонапряжение конвекционной поверхности лежит в границах 8–17,5 кВт/м2, на АВТ теплонапряжение поверхности конвекционных труб составляет 14,5–19,1 кВт/м2.

Термическое напряжение топочного места – количество тепла 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению..., выделяемого при горении горючего в единице объема топочного места за единицу времени. Величина охарактеризовывает эффективности использования объема топки. В современных трубчатых печах показатель добивается 40–80 кВт/м3, а для цилиндрических печей составляет 87–290 кВт/м 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению...3.

Температура дымовых газов на перевале определяет температуру, при которой дымовые газы поступают в конвекционную камеру трубчатой печи. Она является показателем рассредотачивания тепла меж радиантной и конвекционной камерами печи и обычно находится 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... в границах 975–1175 К. Чрезвычайно высочайшая температура газов на перевале свидетельствует об увеличении количества тепла, поступающего в конвекционную камеру; при всем этом в радиантной камере наблюдается завышенное коксообразование, приводящее к прогару труб.

Коэффициент 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... прямой отдачи – отношение количества тепла, переданного радиантным трубам, к полному количеству тепла, полезно выделенного при сгорании горючего в топочном пространстве.

, (2.125)

где: В – коэффициент расхода горючего. Чем больше этот коэффициент, тем (при иных равных критериях) меньше 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... температура дымовых газов на перевале.

Коэффициент теплопередачи находится в зависимости от скорости движения дымовых газов в конвекционной камере, чем она выше, тем больше коэффициент теплопередачи. Целью термического расчета конвекционной камеры 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... трубчатой печи является определение величины внешней поверхности труб, которая нужна для нагрева сырья до данной температуры. Расчет ведут по основному уравнению теплопередачи:

, (2.126)

где Qк – тепло, переданное в конвекционной камере. Оно определяется как разность меж 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... общим полезным теплом и теплом, переданным в радиантной секции. В первом приближении для расчета коэффициента теплопередачи можно использовать облегченное выражение:

, (2.127)

в каком третируют воздействием тепловых сопротивлений стены трубы и загрязнений. Если 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... сырьем, нагреваемым в трубах является жидкость, то

. (2.128)

При проведении уточненных расчетов и нагревании сырья в газообразном состоянии нельзя пренебречь ни одним из коэффициентов теплопотери. При турбулентном движении среды в трубах 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... можно использовать последующее уравнение:

. (2.129)

Физические характеристики среды определяют при средней температуре, кроме , определяемой при температуре стены. Средний температурный напор в конвекционной камере рассчитывается как среднее логарифмическое меж наибольшей и малой разностями температур. Температура дымовых газов 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... на выходе из печи должна быть как можно ниже. Но чрезмерное ее снижение просит роста поверхности конвекционных труб. В расчетах эту температуру обычно принимают на 100–150 К выше температуры сырья, подаваемого 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... в печь.

Зависимость к.п.д. трубчатой печи от температуры уходящих дымовых газов представлена в таблице 2.21.

Таблица 2.21 – К.П.Д. и температура уходящих дымовых газов в печах

Угасал, К



Угасал, К



373

0,91

673

0,78

473

0,86

773

0,74

573

0,82







Полнота сгорания горючего обеспечивается неким излишком 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... кислорода. Коэффициентом излишка воздуха именуется отношение реального расхода воздуха к на теоретическом уровне необходимому, которое рассчитывается по стехиометрическим уравнениям окисления компонент горючего. Он находится в зависимости от вида горючего 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... и метода его сжигания:

Так, для газообразного горючего при объемном факельном сжигании он составляет 1,05–1,2, при поверхностном сжигании в панельных горелках – 1,02–1,05, для водянистого горючего 1,2–1,5. При движении дымовых газов в печи величина коэффициента излишка 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... воздуха возрастает из-за негерметичности печи.

Степень экранирования камеры сгорания – отношение экранированной поверхности стенок топки к общей поверхности стенок.

Теплонапряжение поверхности топки – отношение полного количества тепла, введенного в топку к общей поверхности стенок. В 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... трубчатых печах данная величина составляет 23–93 кВт/м2.

Теплонапряжение эквивалентной полностью темной поверхности – отношение полного количества тепла, введенного в топку, к величине эквивалентной полностью темной поверхности.

Пирометрический коэффициент – отношение температуры дымовых газов 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... на перевале (на выходе из топки) к наибольшей температуре горения.

Степень использования поверхности нагрева – отношение среднего фактического теплонапряжения радиантных труб к очень допустимому.

К.п.д. теплопотери радиацией – отношение количества тепла, передаваемого 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... радиацией к наибольшему количеству тепла, которое может быть передано при данной температуре стены трубы.

Меж разными показателями работы печи существует связь. Так, с увеличением температуры дымовых газов на перевале, количество тепла 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению..., переданного в радиантной секции, возрастает, теплонапряжение радиантных труб падает, а их поверхность возрастает. Теплонапряжение поверхности нагрева миниатюризируется при увеличении степени экранирования.

Зависимость коэффициента прямой отдачи от теплонапряжения эквивалентной полностью темной поверхности приведено 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... в таблице 2.22:

Таблица 2.22 – Зависимость коэффициента прямой отдачи от теплонапряжения эквивалентной полностью темной поверхности

Теплонапр. abs. ч. п.

Коэфф. прямой отдачи

Теплонапр. abs. ч. п.

Коэфф. прямой отдачи

116,3

0,58

465,2

0,44

232,6

0,52

581,5

0,41

348,9

0,47

697,8

0,39

Коэффициент прямой отдачи топки миниатюризируется при повышении теплонапряжения топочного 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... места, возрастает с ростом степени экранирования, миниатюризируется с повышением коэффициента излишка воздуха.

Зависимость коэффициента прямой отдачи от коэффициента рециркуляции дымовых газов при неизменном значении теплонапряжения поверхности приведена в таблице 2.23:

Таблица 2.23 – Зависимость коэффициента прямой отдачи 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... от коэффициента рециркуляции дымовых газов

Коэф. рецирк.

Коэфф. прямой отдачи

Коэф. рецирк.

Коэфф. прямой отдачи



0,52

1,0

0,27

0,3

0,42

1,5

0,2

0,5

0,36

2,0

0,14

0,8

0,31







Коэффициент прямой отдачи возрастает с ростом коэффициента рециркуляции дымовых газов. Зависимость близка к линейной.
^ 2.3.2.2 Технологический расчет трубчатых 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... печей
Независимо от типа печи конечной целью технологического расчета является определение поверхности нагрева, давления на входе в змеевик печи, размеров дымовой трубы. К нужным начальным данным для расчета печи относятся:

Для нагревательно-реакционных печей к начальным данным относятся также:

Начальные данные определяются подготовительными тестами на лабораторных установках либо расчетами. Некие из их просто задаются.

Последовательность расчета печи разглядим на 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... примере факельной печи коробчатого типа.

Расчет радиантной секции. Сначала определяют к.п.д. печи, полезную термическую нагрузку и расход горючего.

, (2.130),

, (2.131),

, (2.132)

где – коэффициент полезного деяния печи; – утраты тепла и тепло 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению..., уходящее с дымовыми газами, соответственно; – низшая теплота сгорания горючего; – полезное тепло; – массовый расход нагреваемого сырья; – массовая толика отгона на выходе из печи; – массовая удельная энтальпия пара; – массовые удельные энтальпии воды на выходе 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... и входе трубчатой печи; – массовый расход горючего.

Потом задают температуру газов на перевале (примерный интервал Тп = 1000–1150 К) и определяют количество тепла, передаваемого сырью в радиантной

(2.133)

и конвективной

(2.134)

секциях печи.

Потом рассчитывают теоретическую наивысшую температуру горения горючего (Та 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению...) и по таблицам и графикам с внедрением Та, Тп определяют теплонапряжение эквивалентной полностью темной поверхности [21, 50]. Потом рассчитывают ее площадь:

, (2.135)

где qs – полное количество выделенного тепла:

. (2.136)

Потом выбирают конструкцию печи и 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... степень экранирования камеры сгорания:

, (2.137)

где: Нл – площадь поверхности лучистого термообмена (экранированной поверхности), F – неэкранированная поверхность кладки. Потом определяют фактор формы К по графику Хоттеля [50], который представляет собой отношение тепла, практически поглощенного в радиантной 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... секции к теплу, поглощаемому плоской поверхностью, равной экранированной поверхности кладки (площади свода под трубами). Потом определяются с количеством рядов труб в экране и их размерами [51]. После чего рассчитывают реальную степень 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... экранирования; если она расползается с принятой более чем на 5 %, то повторяют расчет. Потом рассчитывают прямую отдачу тепла в топке. Если расхождение с принятой ранее составляет более 5 %, то задаются новейшей Тп и повторяют расчет. После 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... чего инспектируют теплонапряжение радиантных труб:

. (2.138)

Если теплонапряжение, рассчитанное по (2.138) очень превосходит либо намного ниже рекомендованных значений, то уменьшают либо наращивают Тп и повторяют расчет.

Расчет конвекционной секции. Расчет ведут по 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... основному уравнению теплопередачи, при этом коэффициент теплопередачи приближенно рассчитывают как:

, (2.139),

где: – коэффициент теплопотери конвекцией от дымовых газов, – коэффициент теплопотери от излучения дымовых газов, – коэффициент теплопотери излучением стен конвекционной камеры.

Формула (2.139) неприемлема, если происходит нагрев газов 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... либо идет расчет змеевиков реакционно-трубчатых печей. Зависимо от расположения труб для расчета употребляются разные выражения. Средняя температура дымовых газов в конвекционной секции трубчатой печи определяется как:

. (2.140)

Потом считают 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... скорость дымовых газов:

, (2.141)

где f – площадь более узенького межтрубного сечения конвекционной камеры, перпендикулярного направлению движения дымовых газов, которая рассчитывается как:

, (2.142)

где: bк – ширина конвекционной камеры, птр – число труб в одном ряду, lтр – нужная 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... длина труб в конвекционной камере.

Коэффициент теплопотери определяют по номограммам либо рассчитывают, к примеру, по формуле Нельсона:

. (2.143)

Коэффициент теплопотери от стен принимают равным

. (2.144)

Потом определяется число труб в конвекционной камере:

. (2.145)

Нужно держать в 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... голове, что поперечник труб выбирают по наихудшим условиям теплопотери. При нагревании жидкостей наихудшими будут условия теплопотери от дымовых газов, потому определяют dн. Потом рассчитывают число горизонтальных рядов труб в конвекционной камере и высоту перевальной 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... стены. Дальше определяют высоту камеры и общую высоту печи [51].

Особенности расчета нагревательно-реакционной печи. Расчет поверхности нагревательной части змеевика данного типа печей аналогичен рассмотренному выше. Основная особенность расчета – учет 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... кинетики протекающих реакций. Так, термическая нагрузка печи определяется по формуле:

, (2.145)

где: – степень конверсии сырья, масс. толики; - термический эффект реакции, кДж/кг.

При выполнении кинетического расчета обскурантистской части змеевика, вся его длина условно делится на 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... несколько участков. Задаются перепадом давлений и степенью конверсии на каждом участке; если происходит испарение водянистой фазы, то также задают толики отгона в конце каждого участка. Потом определяют термические нагрузки, эквивалентные длины, обскурантистские 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... объемы и средние температуры участков. Дальше определяют время пребывания обскурантистской консистенции на отдельных участках змеевика. После чего по кинетическим уравнениям реакций рассчитывают степень конверсии сырья на каждом участке. Если приобретенное значение 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... конверсии существенно отличается от принятого, задаются новыми значениями температур, давлений и степеней конверсии и повторяют расчет. Дальше определяют общее время пребывания обскурантистской консистенции в обскурантистской секции змеевика, инспектируют условие:, которое гарантирует, что фактическое время 2.3 Технологический расчет тепловых процессов - Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению... пребывания не превзойдет максимально допустимого. Потом считают объем обскурантистской части змеевика, определяют его длину и число труб.


23-osoznanie-vizovov-i-poisk-prakticheskih-otvetov-na-nih-byuro-ekonomicheskogo-analiza.html
23-otnoshenie-anarhistov-k-organizacii-anarhiya-anarhizm-voprosi-i-otveti.html
23-parametri-socialno-ekonomicheskogo-razvitiya-bavlenskogo-selskogo-poseleniya-na-period-do-2025-goda.html