Практическая работа № 17 тема: расчет процесса горения топлива в трубчатой печи, составление ее теплового баланса.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Научиться выполнять расчет процесса горения топлива и составлять ее тепловой баланс.
Краткий теоретический материал
Трубчатая печь – аппарат, который предназначен для передачи нагреваемому продукту тепла, выделяющегося при сжигании топлива, непосредственно в этом же аппарате.
Трубчатые печи широко распространены в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностях, они являются составной частью многих установок и применяются в различных технологических процессах, таких как перегонка нефти, мазута, каталитический крекинг и риформинг, гидроочистка, очистка масел и др.
В начальный период развития нефтеперерабатывающей промышленности для нагрева сырья использовались кубы; однако, они имели много существенных недостатков и поэтому теперь не применяются.
Трубчатые печи получили широкое распространение благодаря следующим своим особенностям. Их работа основывается на принципе однократного испарения, что обеспечивает либо более глубокий отгон при данной конечной температуре нагрева сырья, либо заданный отгон при более низкой температуре нагрева. Они обладают высокой тепловой эффективностью, так как в дополнение к основной части тепла, которая передается излучением, существенная часть передается конвекцией вследствие сравнительно высокой скорости движения дымовых газов. Помимо этого, трубчатые печи являются компактными аппаратами, их коэффициент полезного действия высок, они могут обеспечивать высокую тепловую мощность. Продолжительность пребывания нагреваемого сырья в зоне высоких температур не превышает нескольких минут, что уменьшает возможность его разложения и коксоотложения в трубах, вследствие чего при необходимости сырье можно нагревать до более высокой температуры. Печи удобны в эксплуатации, позволяют осуществлять автоматизацию.
В зоне нагрева трубчатых печей единовременно находится относительно небольшое количество нефтепродукта, что снижает пожарную опасность. В случае прогара труб пожар легче устранять.
Трубчатая печь имеет камеры радиации и конвекции. В камере радиации (топочная камера), где сжигается топливо, размещены радиантные трубы. Радиантные трубы получают тепло не только излучением, но и свободной конвекцией. Из всего количества тепла, воспринятого радиантными трубами, значительная часть (до 90%) передаётся излучением, остальное тепло конвекцией. В камере конвекции наибольшее количество тепла отдаётся трубам путём конвекции (до 70%), отдача тепла излучением от газов составляет 30%.
Ход работы
Провести расчет по заданию.
№ вар |
G кг/ч |
t1 |
t2 |
e |
Состав топлива, % объемн. |
|||||||||
Н2 |
СН4 |
С2Н4 |
С2Н6 |
С3Н6 |
С3Н8 |
С4Н8 |
н-С4Н10 |
изо-С4Н10 |
С5Н12 |
|||||
|
|
270000 |
170 |
370 |
0,55 |
17 |
33 |
- |
8 |
16 |
12 |
14 |
- |
- |
- |
|
|
210000 |
160 |
340 |
0,5 |
29 |
33 |
21 |
8 |
5 |
- |
- |
- |
- |
4 |
|
|
280000 |
160 |
350 |
0,55 |
23 |
39 |
- |
16 |
- |
11 |
8 |
- |
- |
3 |
|
|
225000 |
160 |
380 |
0,5 |
1 |
17 |
- |
28 |
- |
14 |
- |
19 |
21 |
- |
|
|
245000 |
140 |
380 |
0,45 |
22 |
15 |
17 |
13 |
- |
- |
12 |
- |
- |
21 |
|
|
120000 |
130 |
300 |
0,5 |
32 |
29 |
19 |
- |
- |
- |
12 |
3 |
5 |
- |
|
|
155000 |
120 |
300 |
0,45 |
- |
- |
- |
- |
22 |
12 |
- |
18 |
26 |
22 |
|
|
235000 |
160 |
360 |
0,55 |
12 |
14 |
18 |
22 |
- |
- |
17 |
- |
- |
17 |
|
|
160000 |
170 |
360 |
0,45 |
31 |
28 |
- |
11 |
22 |
- |
- |
3 |
5 |
- |
|
|
128000 |
120 |
310 |
0,5 |
9 |
16 |
12 |
- |
- |
19 |
- |
21 |
23 |
- |
|
|
260000 |
140 |
330 |
0,45 |
- |
31 |
28 |
15 |
8 |
12 |
6 |
- |
- |
- |
|
|
140000 |
140 |
360 |
0,5 |
35 |
27 |
- |
- |
18 |
12 |
- |
3 |
- |
5 |
|
|
135000 |
120 |
320 |
0,5 |
23 |
18 |
32 |
- |
6 |
18 |
- |
3 |
- |
- |
|
|
240000 |
150 |
360 |
0,5 |
18 |
33 |
- |
11 |
17 |
- |
9 |
- |
12 |
- |
|
|
130000 |
120 |
350 |
0,45 |
25 |
37 |
15 |
17 |
2 |
- |
4 |
- |
- |
- |
|
|
220000 |
160 |
340 |
0,55 |
16 |
39 |
- |
18 |
- |
9 |
7 |
11 |
- |
- |
|
|
290000 |
140 |
350 |
0,45 |
- |
42 |
12 |
19 |
- |
- |
7 |
11 |
9 |
- |
|
|
138000 |
118 |
345 |
0,45 |
- |
- |
22 |
8 |
- |
34 |
- |
18 |
- |
18 |
|
|
125000 |
125 |
300 |
0,5 |
25 |
37 |
15 |
17 |
2 |
4 |
- |
- |
- |
- |
|
|
170000 |
120 |
370 |
0,45 |
23 |
37 |
11 |
19 |
6 |
- |
4 |
- |
- |
- |
|
|
140000 |
120 |
340 |
0,5 |
- |
16 |
11 |
21 |
- |
32 |
- |
- |
- |
20 |
|
|
190000 |
150 |
340 |
0,45 |
29 |
35 |
- |
19 |
8 |
6 |
- |
- |
3 |
- |
|
|
200000 |
160 |
360 |
0,55 |
32 |
31 |
15 |
12 |
- |
- |
8 |
- |
- |
2 |
|
|
145000 |
120 |
310 |
0,55 |
18 |
16 |
- |
- |
- |
23 |
- |
28 |
15 |
- |
|
|
250000 |
150 |
360 |
0,5 |
15 |
32 |
17 |
- |
- |
13 |
9 |
14 |
- |
- |
|
|
134000 |
110 |
300 |
0,45 |
5 |
17 |
- |
- |
11 |
22 |
- |
27 |
18 |
- |
|
|
118000 |
120 |
310 |
0,5 |
9 |
11 |
- |
27 |
18 |
30 |
- |
5 |
- |
- |
|
|
215000 |
170 |
350 |
0,45 |
12 |
29 |
- |
27 |
- |
8 |
13 |
- |
- |
12 |
|
|
160000 |
130 |
350 |
0,5 |
22 |
40 |
12 |
- |
- |
19 |
4 |
3 |
- |
- |
|
|
230000 |
115 |
300 |
0,5 |
21 |
33 |
11 |
- |
- |
- |
- |
10 |
13 |
12 |
|
|
275000 |
120 |
310 |
0,55 |
18 |
16 |
- |
- |
- |
23 |
- |
28 |
15 |
- |
|
|
180000 |
115 |
320 |
0,45 |
8 |
- |
- |
28 |
- |
32 |
- |
21 |
- |
11 |
Рассчитать трубчатую печь для нагрева G кг/с нефти от начальной температуры t1 до температуры t2 (плотность сырья ρс =0,9 кг/м3 , доля отгона e) при заданном составе топлива: