- •Трубчатые печи (конструкции, выбор, технологический расчет)
- •Трубчатые печи (конструкции, выбор, технологический расчет)
- •Основные обозначения
- •1 Назначение трубчатых печей
- •2 Классификация трубчатых печей
- •2.1 Основы классификации трубчатых печей
- •2.2 Печи конвективного типа
- •2.3 Печи радиантно-конвективного типа
- •2.4 Печи радиантного типа
- •3 Условное обозначение трубчатых печей
- •Условное обозначение типовых трубчатых печей приведено в
- •4 Элементы конструкций трубчатых печей
- •4.1 Змеевик трубчатых печей
- •4.2 Топливно-сжигающие устройства трубчатых печей
- •4.3 Гарнитура трубчатых печей
- •4.4 Каркасы и обмуровка трубчатых печей
- •5 Фундаменты печей
- •6 Газоходы
- •7 Дымовые шиберы
- •8 Дымовые трубы
- •9 Основные показатели работы трубчатых печей
- •10 Процесс горения топлива
- •11 Лучистый теплообмен в радиантной камере
- •Теперь уравнение (11.10) можно представить в виде
- •12 Технологический расчет нагревательной печи пламенного горения
- •12.1 Теплопроизводительность печи (полезная тепловая мощность)
- •12.2 Расчет процесса горения
- •12.3 Коэффициент полезного действия печи и топки. Расход топлива
- •12.4 Выбор конструкции печи, размеров труб и ретурбендов
- •12.5 Расчет радиантной камеры
- •12.6 Расчет конвективной камеры
- •12.7 Гидравлический расчет змеевика
- •12.8 Расчет газоходов
- •12.9 Газовое сопротивление и тяга в трубчатой печи
- •Приложение а Рисунки и таблицы
- •Приложение б Типы и техническая характеристика трубчатых печей
- •1 Печи типа гс1
- •2 Печь типа гн2
- •3 Печи типа а2б2 Печь – узкокамерная с верхним отводом дымовых газов, центральным, горизонтальным экраном и излучающими стенами из беспламенных панельных горелок.
- •4 Печи типа а2в2
- •5 Печи типа вс
- •6 Печи типа сс
- •7 Печи типа цс1 и цс΄1
- •Печь типа цс΄1 отличается от печи типа цс1 тем, что горелка установлена не в центре, а смещена в сторону входа продукта.
- •8 Печи типа цд4
- •9 Печи типа кс1 и кс΄1
- •10 Печи типа кд4
- •Содержание
12.7 Гидравлический расчет змеевика
При гидравлическом расчете змеевика трубчатой печи определяют потери давления.
При расчете потерь давления в змеевике могут встретиться случаи, когда продукт подвергается:
только нагреву и на всем протяжении змеевика остается в жидкой фазе;
нагреву и частичному или полному испарению;
нагреву, испарению и химическому превращению.
12.7.1 Если продукт на всем протяжении змеевика в процессе нагрева находится в одной фазе, расчет давления проводится по формуле Дарси –Вейсбаха
, (12.79)
где Р – потери давления на рассчитываемом участке, Па;
- коэффициент гидравлического сопротивления (определяются по таблице 12.8);
lэкв – эквивалентная длина одного потока, м;
dв – внутренний диаметр труб, м ;
U – массовая скорость продукта в трубах, кг/(мс);
- плотность продукта при средней температуре на участке, кг/м.
Таблица 12.8-Значение коэффициента гидравлического сопротивления
Внутренний диаметр труб, dв, м |
0,063 |
0,076 |
0,089 |
0,101 |
0,127 |
0,152 |
|
0,035 |
0,043 |
0,033 |
0,032 |
0,031 |
0,030 |
Эквивалентная длина одного потока радиантных труб, м
, (12.80)
где n – число труб в одном потоке;
- коэффициент, определяемый по таблице 12.9.
Таблица 12.9 – Значение коэффициента в зависимости от вида соединения
Конструкция двойника |
Значение |
Двойник с резким поворотом и значительным внутренним сужением потока Двойник с резким поворотом потока Двойник с плавным поворотом потока Калач с радиусом R 4 dв |
100 50-60 30 15 |
Массовая скорость продукта на рассматриваемом участке змеевика
, (12.81)
где Gс – производительность печи по сырью, кг/с;
dв – внутренний диаметр змеевика, м;
N – число потоков ввода сырья.
12.7.2 Гидравлический расчет змеевика нагревательных печей , в которых происходит испарение продукта, рекомендуется производить по методу
Б.Д. Бакланова [6, с.132].
Рисунок 12.3 – Условное разделение змеевика на участок нагрева (1) и испарения (2)
Змеевик условно разбивается на участок нагрева и участок испарения. Расчет потери напора производится на каждом участке отдельно (см. рисунок 12.3).
12.7.2.1 Предварительно принимают давление в начале участка однократного испарения РО.И. (Па). По кривой зависимости температуры начала однократного испарения сырья от давления (рисунок А1.5 приложения А) находят, что этому давлению соответствует температура закипания нефти ТО.И.
12.7.2.2 Предполагая, что распределение тепловых нагрузок по змеевику равномерное, длина участка испарения, м, определяется по уравнению
, (12.82)
где Нвых – удельная энтальпия сырья на выходе из печи, кДж/кг,
, (12.83)
где hо.и. – удельная энтальпия сырья при То.и., кДж/кг;
hн – удельная энтальпия сырья в начале трубного змеевика, кДж/кг. Если предположить, что испарение продукта начинается в радиантном змеевике, то hН=hтр (см. пункт 12.6.2);
lэкв – эквивалентная длина змеевика (определяется по уравнению 12.80).
12.7.2.3 Для уточнения принятого ранее Ро.и. применяют формулу
Б.Д. Бакланова
, (12.84)
где РК – давление в конце рассматриваемого участка, Па (для ранее принятого предположения – давление продукта на выходе из печи);
А и В – расчетные параметры, определяемые по выражениям
;, (12.85)
где G1 – расход сырья для одного потока, кг/с;
ж – плотность жидкости при средней температуре участка, кг/м3;
п – плотность паров кг/м3. Для печей, нагревающих нефть и полумазут, можно принять 1/П =3500 [6, с. 150];
е – массовая доля отгона продукта в конце участка испарения;
- коэффициент гидравлического сопротивления, принимается равным для атмосферных печей от 0,02 до 0,024; для вакуумных печей от 0,018 до 0,02.
12.7.2.4 Потеря давления на участке испарения
. (12.86)
12.7.2.5 Потери давления на участке нагрева в радиантном змеевике Рр и в конвективном змеевике РК рассчитываются по уравнению 12.79. При этом эквивалентная длина нагрева для радиантного змеевика lэкв.р. определяется как
(12.87)
Эквивалентная длина конвективного змеевика для одного потока сырья определяется по уравнению 12.80.
12.7.3 Статическое давление столба жидкости, нагреваемой в печи, Па
, (12.88)
где h - высота печи до оси потолочного экрана, м ;
ж- плотность сырья при средней температуре в конвективных трубах, кг/м3.
12.7.4 Общие потери давления в трубчатом змеевике в случае изменения агрегатного состояния, Па
. (12.89)
12.7.5 Давление продукта на входе в печь
, (12.90)
где - давление продукта на выходе из печи.