Московский Государственный Университет Инженерной Экологии

Кафедра: Техника переработки природных топлив

Тема: Алгоритм оптимизационного расчета трубчатой печи

Преподаватель:ХХХ

Студент:ХХХ

Гр. ХХХ

Москва

2005 г.

Результаты расчета по блоку 1 t_П = 825 С

h1	h3	Q	h0			TП	hП	В	Qp	h2	t2	N	QK
314.0	459.3	2906.0	21.3	673.15	462.3	1098.15	1014.5	0.07519	2046.0	357.0	212.6	1.617	859.3

Данные для расчета по блоку 1

Температура НП на входе в ЗК t₁=180°С

То же на выходе из ЗТ t₃=280°С

Температура ПС на выходе из печи

Удельная энтальпия топлива h_B=45.50кДж/кг

То же воздуха h_L=20.10кДж/кг

То же форсуночного пара h_W=3215.1кДж/кг

Расход НП G=20кг/с

КПД печи термический

Постоянная Т₀=273.15К(°С )

Удельная газопроизводительность

топлива N_B=21.50кг/кг

Удельный расход воздуха на горение L_B=20.50кг/кг

То же форсуночного пара W_B=0

Коэффициенты формул (30),(50)

k
CO2	-264,619	46,220	1,400137	12,0649	-2,8352
H2O	1062,45	120,31	4,083193	6,6078	-1,9959
N2	481,5728	67,849	2,369959	1,75752	1,9275
O2	582,162	59,588	1,975583	4,4733	7,683
Ar	0	33,972	1,2437	0	0
SO2	20,9506	35,697	1,110611	7,61904	-19,6325

Коэффициенты формул (5),(10),(70)

153,8	0,5284	2,010

Массовые доли компонентов ПС

k
gk	0,1270	0,1130	0,7240	0,0360	0	0

Данные для расчета по блоку 2

Коэффициенты формул (130), (135), (175)

-2,309	7,846	-8,999

Допускаемая температура нагрева НП t_G=320°С

Коэффициент равномерности нагрева топочного экрана

Коэффициент теплопроводности материала труб ЗТ

Тепловое сопротивление загрязнений внутри труб ЗТ R_t=0

Результаты расчета по блоку 2

nw	d	β	T		t32	t23		f	I1		I2	qm		A	K2		α2
1	0.147	0.0408	1.082		61042.0	246.3		8.661	0.1152		28.51	18.06		113.3	0.1030		0.892
				tm			q*)						tA			TA
0.1341		0.1341		332.0			18.06			320.0			268.6			541.8

Блок 1. Расчеты теплового баланса трубчатой печи.

Удельная энтальпия НП на входе в ЗК, кДж/кг:

5 314,0

То же на выходе из печи ЗТ, кДж/кг

10 459,3

Тепловая мощность печи, кВт:

15 2906

Удельная приведенная исходная энтальпия ПС, кДж/кг

20 21,3

Температура ПС на выходе из печи, К

25 673,15

Удельная энтальпия ПС на выходе из печи, кДж/кг:

30 462,3

Температура ПС на перевале, K:

45 1098,15

Удельная энтальпия ПС на перевале, кДж/кг:

50 1014,

Расход топлива, кг/с:

55 0,07519

Тепловая мощность топки, кВт:

60 2046,3520

Удельная энтальпия НП на выходе из ЗК (на входе в ЗТ), кДж/кг:

65 357,0

Температура НП на выходе из ЗК (на входе в ЗТ), С

70 212,62245

Расход ПС, кг/с:

75 1,617

Тепловая мощность камеры конвекции, кВт:

80 859,3

Блок 2. Расчеты теплопередачи в топочном змеевике.

Внутренний диаметр труб ЗТ, м:

100 0,147

Критерий тонкостенности труб ЗТ:

105 0,0408

Отношение площадей наружной и внутренней поверхностей труб ЗТ:

110 1,082

Средняя арифметическая температура НП в ЗТ,С

115 246,3

Расчетный комплекс, С:

120 61042,0

Функция параметров потока НП в ЗТ для турбулентного режима течения, (кг/с)^0,8/м^1,

125 8,661

Интеграл I функции физических свойств НП в ЗТ, кВт*(с/кг)^0,8/м^0,2

130 0,1152

Интеграл I функции физических свойств НП в ЗТ, кВт*(с/кг)^0,8/м^0,2

135 28,51

Расчетная средняя допускаемая теплонапряженность наружной поверхности труб ЗТ, кВт/м^2

145 18,06

Минимальная наружная поверхность труб ЗТ, м^2

150 113,3

Функция физических свойств НП на входе в ЗТ, кВт*(с/кг)^0,8/(м^0,2*к)

175 0,1030

Коэффициент теплообмена потока НП со стенкой трубы ЗТ на входе в ЗТ, кВт/(м^2*К)

180 0,892

Тепловое сопротивление стенки трубы ЗТ, м^2*К/кВт

185 0,1341

То же и загрязнений с внутренней поверхности трубы, м^2*к/кВт

190 0,1341

Максимальная расчетная температура стенки трубы ЗТ, Celsium

195 332.0

Проектная теплонапряженность наружной поверхности труб ЗТ (первое приближение), кВт/м^2

200 18,06

Проектная температура внутренней поверхности труб ЗТ (первое приближение), ^оС

205 320

Средняя интегральная температура наружной поверхности топочного экрана, ^оС

210 268,6

То же, К

215 541,8

Блок 3. Расчеты теплопередачи в топочном пространстве.

Блок 3.1. Предварительные расчеты.

Разность допускаемой и проектной теплонапряженностей топочного экрана, кВт/м²

220 0,00

Условие:

225 IF Δq_m >0 THEN GOTO 245

230 0,6576

То же с отражающей стенкой

235 0,8827

Расчетная температура ПС в топке, К

240 1149,4

Конвективная составляющая тепловой мощности топки, кВт

245 557,1

Потребная ЭАЧП топки, м²

250 15,8

Блок 3.2. Расчет минимально возможной ЭАЧП топки

Параметр числа труб ЗТ

255 8

Число труб ЗТ

260 16

Внутренний диаметр ЗТ, м

265 1,461

Высота расчетной поверхности топочного экрана (расчетная высота прямых участков труб ЗТ),

270 14,2

Разность расчетной и максимальной высот труб ЗТ, м

275 -0,838

Условие:

280 IF Δl_m > Δl THEN N^p = N^p + 1 GOTO 260

Взаимная поверхность лучистого теплообмена (ВПЛТ) между ПС и воображаемой цилиндрической поверхностью, покрывающей топочный экран, м²

285 64,98

ВПЛТ между ПС и неэкранированной поверхностью топки, м²

290 1,675

Отношение расчетной высоты труб ЗТ к внутреннему диаметру ЗТ

295 9,696

Коэффициент облученности воображаемой цилиндрической поверхности, покрывающей топочный экран, подом топки

300 0,9974

ВПЛТ между подом топки и воображаемой цилиндрической поверхностью, покрывающей топочный экран, м²

305 1,671

Средняя длина пути луча в поглощающей среде до внутренней поверхности цилиндра с размерами Dxl, м

310 1,250

Степень черноты ПС в топке

315 0,2653

Эквивалентная ВПЛТ между ПС и расчетной поверхностью топочного экрана, м²

320 13,70

ЭАЧ ВПЛТ между ПС и подом топки, м²

325 0,4000

ЭАЧ ВПЛТ между подом топки и расчетной поверхностью топочного экрана, м²

330 0,8779

ЭАЧП топки, отвечающей размерам Dxl, м²

335 13,97

Минимально возможная ЭАЧП топки, м²

340 13,97

Разность минимально возможной и потребной ЭАЧП топки, м²

345 -1,828

Условие:

350 IF modΔП^Г <= ΔП^Г THEN GOTO 510

355 IF Δq_m >0 THEN N^p = N_A^p GOTO 375

360 IF ΔП^Г <- ΔП^Г THEN GOTO 370

365 ELSE PRINT „П^Q < min П^Г – условие П^Г = П^Q не выполняется GOTO 550

Блок 3.3. Расчет проектной ЭАЧП топки

370 10

375 n=20

380 D=1,865

Разность расчетного и максимального внутренних диаметров ЗТ, м

385 -1,735

Условие:

390 IF ΔD_m > ΔD THEN GOTO 410

395 l=14,63

Разность расчетной и минимальной высот труб ЗТ, м

400 11,6

Условие:

405 IF Δl_m < -Δl THEN GOTO 410 ELSE GOTO 415

410 PRINT „П^Q > max П^Г при q=q_m” A=A+ΔA N_A^p = N^p – 1 GOTO 495

415 85,71

420 2,733

425 R=7,840

430 0,9960

435 2,722

440 1,578

445 0,2986

450 20,33

455 0,7345

460 1,36

465 20,811

Невязка расчета проектной и потребной ЭАЧП топки, м²

470 5,012

Условие:

475 A 116,89

480 IF Δq_m >0 IF ΔП^Г <- ΔП THEN A=A+ΔA GOTO 495

485 IF ΔП^Г <- ΔП THEN GOTO 495

490 IF ΔП^Г > ΔП THEN A=A+ΔA N_A^p = N^p – 1

Проектная теплонапряженность наружной поверхности топочного экрана, кВт/м²

495 17,507

Максимальная локальная проектная температура внутренней поверхности труб ЗТ, ^оС

500 320,00

505 GOTO 210

510 20,811

Блок 3.4. Расчет проектных размеров топочных поверхностей и температуры футеровки

Шаг труб ЗТ, м

515 0,318

Полная длина ЗТ, м

520 302,49

Наружный диаметр ЗТ, м

525 1,779

Высота ЗТ, м

530 15,10

535 2,097

Высота топочного пространства, м

540 15,58

Расчетная температура внутренней поверхности футеровки топки, ^оС

545 630,37

Блок 4. Расчеты теплопередачи в камере конвекции.

Блок 4.1. Предварительные расчеты.

Расчетная температура ПС в камере конвекции, К

700 885,65

То же НП в ЗК, ^оС

705 196,311

То же, К

710 469,461

Внутренний диаметр труб ЗК, м

715 0,147

Критерий тонкостенности труб ЗК

720 0,04082

Отношение площадей наружной и внутренней поверхностей труб ЗК

725 1,082

Функция физических свойств НП при температуре t₁₂

730 0,096

Расчетный коэффициент теплообмена потока НП со стенкой трубы ЗК, кВт/(м²К)

735 0,8337

Тепловое сопротивление стенки трубы ЗК, м²К/кВт

740 0,12404

То же и загрязнений с внутренней и наружной поверхностей трубы, м²К/кВт

745 0,12404

Средний температурный напор в камере конвекции, ^оС

750 383,3

Средняя длина пути луча в поглощающей среде до наружной поверхности труб шахматного пучка с размерами d_HK, S_r, S_B, м

755 0,5374

Степень черноты ПС в камере конвекции

760 0,215

Блок 4.2. Расчет основных размеров камеры конвекции и ЗК для турбулентного режима потока ПС

765 6

Расчетная длина труб ЗК (расстояние между трубными решетками), м

770 2,089

Габаритная длина ЗК, м

775 2,586

Длина камеры конвекции в свету, м

780 2,735

Ширина камеры конвекции в свету, м

785 2,067

Живое сечение камеры конвекции, м²

790 3,239

Скорость потока ПС в живом сечении, м/с

795 1,308

Число Рейнольдса потока ПС

800 2162,73

Условие:

805 IF Re_Nk <=1*10³ THEN n_Г = n_Г – 1 GOTO 785

Блок 4.3. Расчет проектного числа труб ЗК

Коэффициент теплопередачи от потока ПС к потоку НП, кВт/м²К

810 0,03873

Расчетное число труб ЗК

815 55,51

Коэффициент теплообмена конвекцией потока ПС с шахматным пучком труб ЗК, кВт/м²К

820 0,01482

Расчетный комплекс

825 0,05402

Температура наружной поверхности труб ЗК, К

830 490,79

Коэффициент теплообмена радиацией потока ПС с пучком труб ЗК, кВт/м²К

835 0,02150

Общий коэффициент теплообмена потока ПС с пучком труб ЗК, кВт/м²К

840 0,03632

Невязка принятого и расчетного коэффициентов теплообмена, кВт/м²К

845 0,004499

Условие:

850 IF Δα_k > Δα THEN α_k1 = α_k GOTO 810

Проектное число труб ЗК

855 56,0

Невязка расчетного и проектного чисел труб ЗК

860 -0,488625

Условие:

865 IF Δn^k <- Δn THEN l^k = l^k – 0.001 GOTO 775

Число труб в неполном горизонтальном ряду ЗК

870 2

Число рядов труб ЗК по вертикали

875 10

Блок 4.4. Расчет других размеров ЗК и камеры конвекции

Длина прямых участков труб ЗК, м

880 2,101

Полная длина ЗК, м

885 145,10

Габаритная ширина ЗК, м

890 1,908

Габаритная высота ЗК, м

895 1,749

Расчетная наружная поверхность труб ЗК, м²

900 58,42

Высота камеры конвекции, м

905 2,226

Блок 5. Расчеты теплопередачи через тепловую изоляцию топки.

Блок 5.1. Расчет толщины слоя футеровки топки

Плотность потока теплопотерь с поверхности кожуха, кВт/м²:

910. 0,7350

Температура наружной поверхности слоя футеровки, ˚С:

915. 87,39

Средняя температура слоя футеровки, ˚С:

920. 358,88

Коэффициент теплопроводности материала футеровки, кВт/(мК):

925. 0,000152038

Толщина флок футеровки, м:

930. 0,112

Блок 5.2. Расчет размеров и потока теплопотерь с поверхностей обечайки и днища топки

Толщина тепловой изоляции топки, м:

935. 0,125

Наружный диаметр обечайки, м:

940. 2,347

Высота обечайки, м:

945. 15,83

Площадь поверхности обечайки и днища, м²:

950. 121,05

Поток теплопотерь с поверхностей обечайки и днища, кВт:

955. 88,975

Блок 6. Расчеты теплопередачи через тепловую изоляцию камеры конвекции.

Блок 6.1. Расчет толщины слоя футеровки камеры конвекции

Расчетный описываемый периметр канала между футеровкой и конвекционным пучком, м:

960. 18,576

Расчетное свободное сечение канала, м²:

965. 0,7200

Гидравлический диаметр канала, м:

970. 0,1550

Коэффициент теплообмена конвекцией потока ПС с поверхностью футеровки, кВт/(м²К):

975. 0,004638709

Расчетный комплекс I, м²:

980. 0,234

Расчетный комплекс II, м²:

985. 0,34056

Средняя длина пути луча в поглощающей среде в канале, м:

990. 0,258

Степень черноты ПС в части потока, омывающий футеровку:

995. 0,1496

Плотность потока теплопотерь с поверхности кожуха, кВт/м²:

1000. 0,735

Температура наружной поверхности слоя футеровки, ˚С:

1005. 87,39

Толщина футеровки (первое приближение), м:

1010. 0,111

Температура внутренней поверхности слоя футеровки (первое приближение), ˚С:

1015. 553,98

То же, К:

1020. 827,13

Превышение температуры потока ПС над температурой футеровки, К:

1025. 58,520

Условие:

1030. Если , то 1060.

Коэффициент теплообмена радиацией потока ПС с поверхностью футеровки, кВт/(м²К):

1035. 0,019204643

Общий коэффициент теплообмена потока ПС с поверхности футеровки, кВт/(м²К):

1040. 0,024

Температура внутренней поверхности слоя футеровки, ˚С:

1045. 581,674

Невязка расчета температуры внутренней поверхности слоя футеровки, ˚С:

1050. =-27,694

Условие:

1055. Если , тогда на 1065.

Толщина слоя футеровки, м:

1060. , на 1015.

Блок 6.2. Расчет размеров и потока теплопотерь с боковых поверхностей камеры конвекции

Толщина тепловой изоляции камеры конвекции, м:

1065. 0,123

Длина кожуха камеры конвекции, м:

1070. 2,982

Ширина кожуха камеры конвекции, м:

1075. 2,314

Высота кожуха камеры конвекции, м:

1080. 2,473

Площадь боковых поверхностей камеры конвекции, м²:

1085. 26,19

Поток теплопотерь с боковых поверхностей камеры конвекции, кВт:

1090. 19,25

Блок 7. Уточнение результатов теплового расчета печи.

Блок 7.1. Расчет неучтенных поверхностей кожуха печи.

Расчетный параметр, рад:

1095. 0,338614

Площадь потолочной поверхности кожуха топки, м²:

1100. 0,4664

Расчетная площадь поверхности теплоотдачи топки, м²:

1105. F^p=F₁^p+F₂^p=121,52

Площадь поверхности кожуха днища камеры конвекции, м²:

1110. 3,0378

Расчетная площадь поверхности теплоотдачи камеры конвекции, м²:

1115. F^к=F₁^к+F₂^к=29,22

Блок 7.2. Расчет проектных значений режимных характеристик печи.

Поток теплопотерь с поверхности топки, кВт:

1120. 89,32

То же камеры конвекции, кВт:

1125. 21,48

То же печи, кВт:

1130. 110,8

Расход топлива (второе приближение), кг/с:

1135. 0,07514

Тепловая мощность топки (второе приближение), кВт:

1140. 2167

Невязка расчета расхода топлива, кг/с:

1145. 4,60536E-05

Условие:

1150. Если , тогда В=В₁, на 65.

Тепловая мощность топки, кВт:

1155. =2167

Расход топлива, кг/с:

1160. В=В₁=0,07514

Расход воздуха, кг/с:

1165. 2,2615

Расход форсуночного пара, кг/с:

1170. W=W_BB=0

Термический КПД печи:

1175. 0,9703

Теплотехнический КПД печи:

1180. 0,7794

Блок 8. Гидромеханический расчет продуктового змеевика.

Блок 8.1. Расчеты физических свойств НП.

Плотность НП на входе в ЗК, кг/м³:

1185. 891,7

То же на выходе из ЗК (на входе в ЗТ), кг/м³:

1190. 871

То же на выходе из ЗТ, кг/м³:

1195. 824,9

Коэффициент кинематической вязкости НП на входе в ЗК, м²/с:

1200. 0,000001404

То же на выходе из ЗК (на входе в ЗТ), м²/с:

1205. 0,000001059