Расчет радиантной секции

При расчете радиантной секции печи устанавливают зависимость между количеством тепла, получаемым трубами этой секции, величиной поверхности нагрева, температурой дымовых газов над перевальной стенкой и тепловой напряженностью радиантных труб.

Задаемся температурой дымовых газов над перевальной стенкой tn= 800°C.

Теплоемкости компонентов продуктов сгорания 1 кг топлива при температуре 800 °C, кДж/кг*град. приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Теплоемкости продуктов сгорания при 800°С, кДж/кг*град

Продукты сгорания

СО2

н2о

n2

о2

Теплоемкость

1,084

2,076

1,086

1,015

Средняя теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива при tn определяется по формуле (6.26):

сСр = 2,94-1,084 + 1,80-2,076 + 13,263-1,086 + 0,224-1,015 = 21,56 кДж/кг*град.

Энтальпию продуктов сгорания рассчитывается по формуле:

Im = ccp-tn, [89, с.90] (6.29)

где сср - средняя теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива при tn, кДж/кг*град.;

tn - температура дымовых газов над перевальной стенкой, °C.

Itn = 21,56-800 = 17248 кДж/кг.

Максимальная расчетная температура горения определяется по формуле:

tmax=to+(Qpn-nT)/ccp, [89, с.91] (6.30)

где to - приведенная температура исходной смеси, °C;

QPH- низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг; т|т- КПД топки;

сср - средняя теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива при tn, кДж/кг*град.

КПД топки принимаем равным 0,95 [89, с.91].

Так как печь работает без циркуляции дымовых газов, то температуру исходной топливной смеси принимаем равной температуре воздуха поступающего к горелкам печи, т.е. t0= 230 °C.

tmax= 230 + (78997,34-0,95)/21,56 = 3711 °C

Количество тепла, воспринимаемого сырьем через радиантные трубы, определяется по формуле:

Qp = B-(QpH-r|T-Itn), [89, с.91] (6.31) где В - расход топлива, кг/ч;

QPH- низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

г|т- КПД топки; Itn - энтальпия продуктов сгорания, кДж/кг.

Qp= 1385,75 (78997,34 0,95 - 17248) = 80095619,71 кДж/ч.

Количество тепла воспринимаемого сырьем через конвекционные трубы рассчитывается по формуле:

QK=QnOn-QP, [89, с.91] (6.32)

где рпол - полезная тепловая нагрузка печи, кДж/ч;

Qp - количество тепла, воспринимаемого сырьем через радиантные трубы, кДж/ч.

QK= 91517443,67 - 80095619,71 = 11421823,96 кДж/ч.

Энтальпия сырья на входе в радиантные трубы (на выходе из конвекционных труб) рассчитывается по формуле:

IK=Itl*+QK/G, [89, с.91] (6.33)

где 1иж - энтальпия гудрона при температуре входа в печь, кДж/кг;

QK - количество тепла, воспринимаемого сырьем через конвекционные трубы, кДж/ч;

G - расход гудрона, кг/ч.

  • 1К= 681,44 + 11421823,96/147060 = 759,11 кДж/кг
  • 1пж=а/л/р1515, [89, с.33] (6.34)

где р1515- плотность гудрона при 15 °C, г/см3; а - коэффициент, кДж/кг.

Так как нам известна энтальпия сырья на входе в радиантные трубы (1к), то пользуясь формулой (6.33) определяем значение коэффициента а:

а = 1к-л/р1515 = 759,11-^1,015 = 764,78 кДж/кг.

Зная значение а по таблице [89, с.229] находим температуру сырья на входе в радиантные трубы, которая равна tK= 338°С.

Определяем среднюю температуру наружной поверхности радиантных труб по формуле:

tcp=(t2+ tK)-0,5+f, [89, с.92] (6.35)

где t2- температура сырья на выходе из печи, °C;

tK - температура сырья на входе в радиантные трубы, °C;

t’ - разность температур между наружной поверхностью труб и температурой сырья, °C.

Принимаем t’=50 °C [89, с.92].

tcp = (460 + 338)-0,5 + 50 = 449 °C.

Для определения поверхности радиантных труб находим значение параметра qs по графикам на рисунке 39 [89, с.93] по известным tn = 800 °C, tmax =3711 °C, tcp = 449 °C.

Значения параметра qs приведены в таблице 6.4.

Таблица 6.4 - Значения параметра qs при различных температурах

tcp, °C

200

400

600

qs, Вт/м2

115000

90000

60000

С помощью интерполяции находим значение qs при температуре 449 °C, которая равна qs= 82650 Вт/м2= 297540 кДж/ч-м2.

Общее количество тепла, вносимого в топку, находим по формуле:

Q = BQP4

[89, с.92] (6.36)

где В - расход топлива, кг/ч;

QPH - низшая теплота сгорания топлива, кДж/ч;

г|т - КПД топки.

Q = 1385,75-78997,34 0,95 = 103997035,7 кДж/ч.

Определив значение qs, находим предварительное значение эквивалентной абсолютно черной поверхности по формуле:

Hs=Q/qs,

[89, с.92] (6.37)

где Q - количество тепла, вносимого в топку, кДж/ч; qs- параметр.

Hs = 103997035,7/297540 = 350 м2

Задаемся степенью экранирования кладки ср = 0,4 и коэффициентом избытка воздуха а = 1,06. Зная ср и а по графику на рисунке 40 [89, с.94] определяем величину Hs/ HL= 0,82.

Определяем эффективную лучевоспринимающую поверхность по формуле:

HL = HS/(HS/HL), [89, с.92] (6.38)

где Hs- значение эквивалентной абсолютно черной поверхности, м2; HS/HL- выше определенная величина.

Нь=350/0,82=427м2

Определяем размер заэкранированной плоской поверхности, заменяющей трубы по формуле:

Н = HL/K, [89, с.94] (6.39)

где HL- эффективная лучевоспринимающая поверхность, м2;

К - фактор формы.

Фактор формы К определяем по графику рисунка 41 [89, с.94], принимая при этом, что расстояние между осями труб 2d и печь имеет один ряд труб (однорядный экран).

Согласно формуле (6.38) рассчитываем:

Н = 427/0,87 = 491 м2

Определяем поверхность радиантных труб для однорядного экрана по формуле:

Нр.тр. = 0,5 л Н, [89, с.95] (6.40)

где Н - размер заэкранированной плоской поверхности, м2.

Нр.тр = 0,5-3,14-491 =770,87 м2

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >