3 Определение максимальной температуры горения.

Предварительно задаемся температурой газов на перевале 850° С. Температура воздуха t_В = 20° С. Теплоемкость продуктов горения 1 кг топлива при температуре дымовых газов на перевале равна c_Pm=(0,065•11,53+0,12•9,02+0,41•7,35)4,19.=19,7кДж/кгК Приведенная температура исходной системы

t₀≈t_в+ ∆Q_ф.п/c_Pm≈20 ° С Максимальная температура горения по уравнению T_max=t₀+Q_р^нη_T/Gc_Pm; (61)

T_max=20 + 40800 • 0,978/19,7 = 2025 ° С = 2298 K.

4 Определение температуры экрана тп.

Принимаем допускаемую тепловую напряженность радиантных труб для печи с двухрядным экраном двустороннего облучения 36 800 кДж/м2•ч Количество тепла, переданное нефти через радиантную поверхность

Qр=В(Q_р^нη_T–c_Pmt_р) (62)

Qр = 1800 (40800 • 0,978 – 19,7 • 850) = 41 683320кДж/ч.

Тепло, переданное через конвекционную поверхность равно

Q_н=Q_пол-Q_р (63)

Q_н= 63 250 000—41 683320= 21566680кДж/ч.

Энтальпия нефти на входе в радиантные трубы равна

i_k2= i₁ + Q_k/G; (64)

i_k2= 78,9 + 21566680/ 120 000 = 263 кДж/ч.

По таблице зависимости энтальпии от температуры находим, что полученному значению энтальпии отвечает температура τ_2k⁼ 310° С.

Средняя температура нефти в радиантных трубах равна

τ_ср = (310 + 380) / 2 = 345° С

По практическим данным в печах прямой перегонки средняя температура

поверхностирадиантных труб будет выше полученной температуры на 50°С. Учитывая сравнительно высокую тепловую напряжен ность труб, принимаем температуру поверхности радиантных труб t= 380° С.

5 Определение скорости сырья на входе в печь. Принимаем диаметр труб d=108X4мм (максимальный диаметр и толщина стенки применяемых печных труб).

Внутренний диаметр труб равен

d_вн = d_н – 28, d_вн = 108 – 2  4 = 100 мм = 0,1 м.

Сечение труб равно

Секундный объем нефти равен

V_сек=G / ρ

Vсек = 100 000/920 • 3 600 = 0,0304 м³/ с.

На основании предварительных расчетов установлено, что при двух потоках потеря напора в змеевике печи чрезмерно велика. Поэтому планируем змеевик на четыре потока. Скорость нефтяного сырья на входе в печь при 4-х параллельных потоках равна

ω = V_сек / S (65)

ω = 0,0304/4 • 0,00785 = 1,02 м/с. Полученное значение скорости допустимо, т.к. по норме ω = 1-3 м/с.

6 Определение размеров экрана и камеры радиации.

Общее количество полезного тепла, введенного в топку, равно

Q_н=Q_т+Q_в=В(Q_р^нη_T+ αL0c_вt_в) (67)

Qн = 1800 (40 800 • 0,978 + 1,1 • 13,9 • 0,24 • 20) = 74 670 000 кДж/чПо графику находим при t_max = 2130° С и t_р = 850° С значение

q_s200 = 560 000 кДж/м ²

П о графику находим поправочный коэффициент при t=350°С и t_р=850° С q_st /q_s200 = 0,910

Следовательно

qs₃₄₀=q_st/q_s200; (68)

qs₃₄₀= 0,910 • 560 000 = 526 900 кДж/м²∙ч

Эквивалентная абсолютно черная поверхность равна H_s=Q/q_s (69)

H_s = 74 670 000/526 900 = 142,0м²

Для печи с двухрядным экраном двустороннего облучения предварительно задаемся степенью экранирования φ = 0,36.

. По графику находим при φ = 0,36 и α = 1,1 отношение H₅/H₇=0,835. Эффективная лучевоспринимающая поверхность равна

H_л =H_s//(H_s/H_л ) (70)

H_л =142 / 0,835 =170 м²

Для двухрядного экрана двустороннего облучения при расстоянии между центрами труб 2d фактор формы равен k=1,72.Плоская поверх Рис. 1 Печь двухстороннего заменяющая трубы, равнаоблучения F = H_л /k (71) F = 170 / 1,72 = 102 м

Принимаем длину труб 18 м, полезную длину 17,5 м. Высота экрана равна

H_экр.=102 / 17,5= 5,8 м.

Высота экрана одной камеры равна 5,8 /2= 2,9 м.

Конструируем двухкамерную печь (рис 1)Число труб в ряду каждой камеры равно

n=H_экр.–d_тр. /d_тр.- n_камер.; (72)

n = (2,9 – 0,152)/0,152 • 2 +1 = 9,7

Принимаем число труб 10 в одном ряду и 11 в другом. Всего труб в печи равно: 10+11 = 21шт. Поверхность нагрева радиантных труб одной камеры равна

H_р.к.=πdln; (73)

H_р.к. = 3,14• 0,108 • 17,5 • 21 = 123,7 м²

всей двухкамерной печи равна

H_р.к. = 2•H_р.к.;(28) H_р.к. = 2 • 123,7=247,4 м²;