Расчет диаметра печных труб

На данном этапе по результатам расчета выбираются стандартные размеры труб (диаметр, толщина и шаг). При этом используется следующий алгоритм расчета.

Определяется объемный расход нагреваемого продукта:

,

где G_с– производительность печи по сырью, т/сут;

- плотность продукта при средней температуре t_ср, кг/м³.

Пересчет относительной плотности от одной температуры к другой производится по формуле:

,

где - температурная(средняя) поправка на один градус

,

t_ср рассчитываем как средне арифметическую:

t_ср = ,

t_ср = = 260

.

Объемный расход нагреваемого продукта:

.

Площадь поперечного сечения трубы определяется уравнением:

,

где n – число потоков, число потоков принимаем равным n=2, поскольку в данном типе печи две камеры радиации;

W – допустимая линейная скорость продукта, м/с,

d_вн – расчетный внутренний диаметр трубы, м.

При нагреве нефти линейную скорость можно принять в пределах ,( из лекций по процессам и аппаратам). Принимаем линейную скорость нефти

Из уравнения рассчитывается внутренний диаметр трубы:

,

_{Выбираем стандартный dн по таблице 5:}

_{dн = 0,152м,}

_{толщину стенки труб принимаем равной = 0,008 м}

_{dвн = dн - 2* ,}

_{dвн = 0,152 - 2*0,008 = 0,136м.}

Определим фактическую скорость продукта:

Выводы

При выборе диаметра печных труб, принимаем по ГОСТ большее значение. Таким образом, увеличивается поверхность теплообмена и снижается гидравлическое сопротивление потоку сырья. С другой стороны, линейная скорость потока сырья будет ниже, следовательно, турбулентность потока тоже уменьшится. Это приведет к снижению коэффициента теплопередачи, т.е. интенсивность теплообмена будет ниже.

Но поскольку в камере радиации происходит испарение сырья, то поток нефти, двигающийся по змеевику сверху вниз, будет барботироваться парами, что увеличит поверхность теплообмена (за счет поверхностей пузырьков пара).

Фактическая скорость оказалась меньше расчетной вследствие округления диаметра трубы в большую сторону.

Заключение

В данной работе был произведен базовый технологический расчет трубной печи для нагрева и частичного испарения нефти. Расчитанны основные показатели работы печи: полезная тепловая нагрузка (количество тепла, воспринимаемое сырьем в печи) =20,21*10⁶ ккал/ч, коэффициент полезного действия печи (величина, характеризующая полезно используемую часть тепла, выделенную при сгорании топлива) 23, который удовлетворяет пределу значений КПД для трубчатых печей (от 0,65 до 0,85).

Был произведен расчет процесса горения топлива. Данное газообразное топливо содержит H - 23,18 % масс и С - 76,82 % масс, имея постоянный состав, не содержит конденсата, механических примесей и сернистых соединений.

Составлен тепловой баланс трубчатой печи (составляется применительно к некоторому отрезку времени, например к одному часу или ко времени, в течение которого сжигается один кг топлива): = 49926,33 кДж/кг.

Температуру уходящих из печи дымовых газов рекомендуется принимать на 100-150°С выше температуры сырья, поступающего в конвекционную часть печи. В данной работе температура уходящих газов на 150°С выше и равна = 310 °С. Данная температура выше 250 °С, что обеспечивает естественную тягу, то есть дымоход не требуется устанавливать. Тем самым обеспечивается нормальная работа печи.

Разность температуры сырья, поступающего в камеру конвекции намного больше температуры отходящих дымовых газов, -t = 310-160=150°С, это способствует более эффективной передаче тепла в камере конвекции и, следовательно, требуется меньшая поверхность конвекционных труб.

Выбран типоразмер трубчатой печи. Так как в данной работе топливо газообразное, теплопроизводительность печи =20,21* 10⁶ ккал/ч, то выбрали печь типа БКГ2 . К данной печи была подобрана беспламенная панельная горелка типа ГПБш-280, предназначенная для сжигания газообразного топлива постоянного состава, не содержащего конденсата, механических примесей и сернистых соединений, в количестве 82 шт.

Рассчитаны и подобраны диаметры для печных труб: dн = 0,152м и dвн = 0,136м. .