1. Расчет горения топлива

Рассчитываем низшую теплоту сгорания топлива:

,

где: - удельная теплота сгорания i- го компонента топлива, кДж/м³, - содержание i- го компонента в топливе, % об. (без учета теплоты окисления азота).

Пересчитаем теплоту сгорания в кДж/кг, для чего рассчитаем плотность топлива:

Пересчитаем состав топлива в % масс.:

Состав топлива, доли масс., % масс.
СН4	С2Н6	С3Н8	н-С4Н10	СО2	N2
0.9795	0.0037	0.0028	0	0.0054	0.0086
97.95	0.37	0.28	0	0.54	0.86

Выполним проверку:

C+N+H+O= 74.134+ 0.859+ 24.612+ 0.395=100%

Определим теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1кг газа по формуле:

Для печей с излучающими стенками коэффициент избытка воздуха принимают . Примем α=1.05 и рассчитаем действительное количество воздуха:

Плотность воздуха при нормальных условиях – 1.293 кг/м³.

Определим количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1кг топлива, кг/кг.

Проверку правильности расчета выполнить по формуле:

Содержанием влаги в воздухе пренебрегаем.

Рассчитаем объемное количество продуктов сгорания на 1кг топлива (при нормальных условиях), м³/кг.

где: M_i – молекулярная масса i- го компонента топлива.

Определим плотность продуктов сгорания (при нормальных условиях), м³/кг.

Определим энтальпию продуктов сгорания 1кг топлива при Т=273, 300, 500, 700, 1100, 1500, 1900 К по формуле:

где: с_i – массовая теплоемкость продукта сгорания.

Построим график q-T:

Рисунок 1 – Зависимость энтальпии продуктов сгорания от температуры

2. Расчет к.п.д. печи, тепловой нагрузки, расхода топлива

Рассчитали к.п.д. печи по формуле:

где: - потери тепла в окружающую среду, в долях от низшей теплоты сгорания топлива; - потери тепла с уходящими газами, в долях от низшей теплоты сгорания топлива (температура уходящих дымовых газов на 120 К выше температуры поступающего в печь сырья, то есть Т_{ух газ}=430+120=550 К, по графику q-T найдена потеря тепла с газами, ее доля от низшей теплоты сгорания топлива).

Рассчитаем - полезное тепло печи, кДж/час:

где: е=0,53 – массовая доля отгона сырья на выходе из печи,

qⁿ_T, q^ж_T – энтальпии паровой и жидкой фаз при Т₁ =430 К– на входе в печь; при Т₂ =650 К– на выходе; G = 1600 т/сутки = 66666.67 кг/час – расход нефти.

Доля отгона сырья была рассчитана однократным испарением при соответствующей температуре Т₂=650 К. По таблицам энтальпий жидких нефтепродуктов и нефтяных паров, зная плотности нефти, отгона и остатка определяются энтальпии всех потоков при соответствующих температурах:

Т еплосодержание паров нефтепродуктов:

Теплосодержания жидких нефтепродуктов:

Определим полную тепловую нагрузку печи по формуле:

Определяем часовой расход топлива (кг/час) по формуле:

затем пересчитываем в объемный расход, используя соответствующую плотность топлива: