2.2 Тепловой баланс трубчатой печи. Расчет коэффициента полезного действия и расхода топлива.

Согласно закону сохранения энергии уравнение теплового баланса для трубчатой печи выглядит так:

Q_прих = Q_расх, (12)

где Q_прих, Q_расх – соответственно статьи прихода и расхода тепла, кДж/кг.

Расчет теплового баланса ведется на 1 кг топлива.

Статьи расхода тепла:

Q_расх = q_пол. + q_ух. + q_пот., (13)

где q_пол., q_ух., q_пот. – соответственно полезно воспринятое в печи сырьем, теряемое с уходящими из печи дымовыми газами, теряемое в окружающую среду, кДж/кг.

Статьи прихода тепла:

Q_прих = + с_T∙t_T + α∙L₀∙c_B∙t_B +W_ф.п.∙с_ф.п.∙t_ф.п., (14)

где с_T, c_B, с_ф.п. – соответственно теплоемкости топлива, воздуха, форсуночного водяного пара, кДж/кг;

t_T, t_B, t_ф.п. – соответственно температуры топлива, воздуха, форсуночного водяного пара, ^оС.

Явное тепло топлива, воздуха и водяного пара обычно невелико и им часто в технических расчетах пренебрегают. Однако при анализе способов, способствующих повышению коэффициента полезного действия трубчатой печи, эти статьи прихода тепла необходимо учитывать.

Итак, уравнение теплового баланса запишется в следующем виде:

Q_прих = Q_расх ≈ (15)

а

Q_прих = q_пол. + q_ух. + q_пот. =

или

q_пол. = - q_ух. - q_пот., (16)

откуда определяется коэффициент полезного действия трубчатой печи:

, (17)

где , - соответственно потери тепла с уходящими дымовыми газами и потери тепла в окружающую среду в долях от низшей теплотворной способности топлива.

Потери тепла в окружающую среду составляют 3 – 8%. При расчетах этой величиной задаются в предложенном интервале в зависимости от тепловой мощности печи. Температура уходящих дымовых газов определяется уравнением:

, (18)

где t₁ – температура нагреваемого продукта на входе в печь, ^оС;

Δt – разность температур теплоносителей на входе сырья в змеевик камеры конвекции, ^оС.

При естественной тяге в печи t_ух. не должна быть меньше 250 ^оС.

q_ух. определяется по уравнению (16).

С помощью интерполяции рассчитаем массовые теплоемкости продуктов сгорания при = 265 °С , в справочнике даны мольные теплоемкости газов, нужно перевести их в массовые, разделив данные значения на молярные массы продуктов сгорания:

С_CO2 = + ;

С_H2O = + ;

С_O2 = + ;

С_N2 = + ;

С_SO2 = + .

Расчет полезной тепловой нагрузки трубчатой печи, кДж/ч:

, (19)

где G – производительность печи по сырью, кг/ч;

, , - соответственно теплосодержания паровой и жидкой фазы (сырья) при температуре t₂, жидкой фазы (сырья) при температуре t₁, кДж/кг;

e – доля отгона сырья на выходе из змеевика трубчатой печи.

Теплосодержание паров нефтепродуктов определяется по уравнению, кДж/кг:

(20)

Для определения теплосодержания жидких нефтепродуктов используем уравнение, кДж/кг.

, (21)

где t – температура, при которой определяется теплосодержание нагреваемого продукта, ^оС.

Определение полной тепловой нагрузки печи, кДж/ч:

(22)

.

Часовой расход топлива рассчитывается по формуле, кг/ч:

(23)

.

Тепловой баланс трубчатой печи.

Приход	кДж/кг	Расход	кДж/кг
Низшая теплотворная способность топлива	50354,64	Полезно воспринятое	42106
		Теряемое с уходящими газами	5730,9
		Потери в окружающую среду	2517,71
Итого	50354,64	Итого	50354,64