2.6 Расчет диаметра печных труб

На данном этапе по результатам расчета выбираются стандартные размеры труб (диаметр, толщина и шаг).

Определяется объемный расход нагреваемого продукта:

, (36)

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

ρ_Т – плотность продукта при средней температуре (tср.), кг/м3;

(37)

α – температурная поправка.

(38)

Площадь поперечного сечения трубы определяется уравнением:

, (39)

где n = 2 – число потоков;

W – допустимая линейная скорость продукта, W = 2 м/с [2, с.19];

d_вн – расчетный внутренний диаметр трубы, м.

Из уравнения (39) рассчитывается внутренний диаметр трубы:

(40)

По [2, табл.5] принимаем d_н.

Таблица 5 - Характеристики печных труб и фитингов

Диаметр трубы, м	Толщина стенки трубы, м	Шаг между осями труб, м
		Фитинги	Ретурбенты

d_вн=

Тогда фактическая скорость:

Фактическая скорость находится в пределах 1 – 3 м/с.

Вывод: Мы вычислили диаметр печных труб, далее по нему выбрали стандартный диаметр, толщину и шаг труб, и, исходя из стандартного диаметра, рассчитали фактическую линейную скорость нагреваемого продукта.

2.7 Расчет камеры конвекции

Целью данного этапа являются расчет конвекционных труб и проведение анализа эффективности работы камеры конвекции. Поставленная цель осуществляется в следующей последовательности.

Поверхность конвекционных труб определяется уравнением:

, (41)

где Q_k – количество тепла, воспринятое конвекционными трубами;

K – коэффициент теплопередачи от дымовых труб к нагреваемому продукту;

Δt_ср – средняя разность температур;

(42)

Средняя разность температур определяется по уравнению:

, (43)

где Δt_б = t_п – t_к; Δt_м = t_ух – t₁ – соответственно большая и меньшая разность температур;

t_k – температура продукта на выходе из камеры конвекции, находится путем решения квадратного уравнения (20), предварительно определив теплосодержание продукта при этой температуре:

(44)

Количество тепла, воспринятое конвекционными трубами:

Тогда:

Уравнение (20) пишем в следующем виде:

, (45)

где a = 0,000405, b = 0,403 коэффициенты уравнения

Решению уравнения удовлетворяет только одно значение корня:

.

t_n = t_ух =

t_к = t₁ =

Тогда

Коэффициент теплопередачи в камере конвекции рассчитывается по уравнению:

, (46)

где α₁, α_k, α_p – соответственно коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке, конвекцией, излучением трехатомных газов.

α_p определяют по эмпирическому уравнению Нельсона:

α_p = 0,0256∙(t_ср – 273)-2,33, (47)

где t_ср – средняя температура дымовых газов, вычисляется по формуле:

(48)

Тогда

α_p =

α_k определяется следующим образом:

, (49)

где E – коэффициент, зависящий от средней температуры дымовых газов в камере конвекции. [2, табл.4]

Массовая скорость движения газов определяется по формуле:

, (50)

где f – свободное сечение прохода дымовых газов в камере конвекции, которое определяется по уравнению.

(51)

где n – число труб в одном горизонтальном ряду,

S₁ – расстояние между осями труб в горизонтальном ряду, (см. табл 5);

α – характерный размер для камеры конвекции;

d – наружный диаметр труб;

l_p – рабочая длина конвекционных труб. (см. табл.2)

(52)

=

d – наружный диаметр труб:

Тогда:

Определяем число труб в камере конвекции:

(53)

Принимаем: N_k = ,

Число труб по вертикали:

(54)

Высота пучка труб в камере конвекции:

(55)

где S2 – расстояние между горизонтальными рядами труб, которое определяется как:

(56)

Определяем среднюю теплонапряженность:

(57)

Рисунок 4 – схема расположения труб и газовые потоки в камере конвекции.

Выводы: была рассчитана поверхность нагрева конвекционных труб, получены следующие результаты: Н_к = м². Определили значение средней тепло напряженности конвекционных труб, оно составило = , что несколько ниже допустимого значения , а значит камера конвекции работает с допустимой эффективностью, и работает в нормальном режиме.