Курсовой Курбан / накип курсач / Часть 4.4
.docxIV. Поверочный расчет конвективной камеры.
Известны следующие температуры:
ºС, ºС,
ºС, ºС
Необходимо учесть:
-
При температуре от 110ºС до 140ºС: сырье – жидкость
Оптимальная скорость движения сырья в трубах м/с – принимаем 2 м/с
-
При температуре от 140ºС до 630ºС: сырье – газ
Оптимальная скорость движения сырья в трубахм/с– принимаем 5 м/с
-
Сырье – жидкость
Найдем площадь сечения всех труб камеры:
где - средняя плотность сырья в интервале температур от 110ºС до 140 ºС
,
Найдем октана для двух температур:
кг/м3кг/м3
Следовательно, средняя плотность сырья составляет
кг/м3
Значит, м2
Определяем число труб в конвективной камере:
, где Fтр - площадь сечения одной трубы
Выбираем трубы 140х8 мм
Округляем до= 1
В связи с полученным числом уточняем значение скорости движения сырья в трубах
, м/с
В связи неудовлетворяющей нас скоростью движения сырья выбираем трубу с наименьшим диаметром из следующего ряда стандартных выпускаемых труб:0,114; 0,108; 0,089; 0,076; метра До тех пор пока скорость движения среды в трубах не попадет интервал 1-3 м/с
Выбираем трубы 114х6 мм
Округляем до= 1
м/с- данная скорость нас не устраивает значит берем следующую трубу из ряда.
Выбираем трубы 108х6 мм
Округляем до= 1
м/с- данная скорость нас не устраивает значит берем следующую трубу из ряда.
Выбираем трубы 102х6 мм
Округляем до= 1
м/с- данная скорость нас не устраивает значит берем следующую трубу из ряда.
Выбираем трубы 89х6 мм
Округляем до= 1
м/с- данная скорость нас не устраивает значит берем следующую трубу из ряда.
Выбираем трубы 76х6 мм
Округляем до= 1
м/с- данная скорость нас устраивает значит для теплообменника будет использоваться труба размером 76х6 мм
Поверочный расчет проводим с целью определить, является ли полученное выше значение теплоты конвективной камеры, достаточным для ее требуемого расчетного значения ˃. Расчетное значение находим по формуле:
,
где k- коэффициент теплопередачи,
- средний температурный напор,
Fк- поверхность теплообмена
,
где lкк - длина труб, омываемая дымовыми газами
,
Значит, м2
Найдем значение среднего температурного напора:
ºС
Найдем значение коэффициента теплопередачи. Учитывая , то будем вести расчет как для плоской стенки: ,
где - коэффициенты теплоотдачи от газов к стенкам труб и от стенок к сырью соответственно,
- толщина стенки и коэффициент теплопроводности
Определим коэффициент теплоотдачи излучением:
Вт/м2·К
Средняя скорость газов:
, где F - свободное сечение конвективной камеры
м/с
Найдем число Рейнольдса: , где м2/с- коэффициент кинематической вязкости дымовых газов
Уравнение подобия при 10≤Re =
,
Находим коэффициент теплоотдачи:
Вт/м2·К
Значит, коэффициент теплоотдачи от горячих дымовых газов будет равен:
Вт/м2·К
Определяем коэффициент теплоотдачи от нагретых стенок к сырью . Для этого воспользуемся теорией подобия. Найдем число Рейнольдса:
,
где м2/с - средний коэффициент кинематической вязкости
Подставляем полученное значение в уравнение
Тогда , где =0,10475Вт/м·К Вт/м2·К
Таким образом,
Вт/м2·К
Значит, расчетное значение теплоты конвективной камеры составляет:
По условию 34,983>718,05 не выполняется
Необходимое число труб для подогрева бензина:
Принимаем =21 шт. (3 ряда по 7 труб)
Расчетное значение теплоты конвективной камеры составит:
Следовательно, условие выполняется
Уточним значение числа труб, т.к. расчет велся для одиночных труб
Для пучка труб будет:
Из справочника при поперечном обтекании пучков труб и шахматном расположении труб используем формулу
,
где
Находим коэффициент теплоотдачи для 3 рядов ( ) с помощью соотношения:
,
Коэффициенты теплоотдачи для 1 и 2 рядов находим по следующим зависимостям:
, ;
, ;
Тогда искомое значение составит:
(1030,58718,05) – условие выполняется
большое, поэтому уменьшим число труб до 14 (2 ряда по 7 труб)
Для пучка труб будет:
,
где
Находим коэффициент теплоотдачи для 2 рядов с помощью соотношения:
,
Тогда искомое значение составит:
(754,04 > 718,05) – условие выполняется
-
Сырье - газ
Найдем площадь сечения всех труб камеры:
где - средняя плотность сырья в интервале температур от 140ºС до 630 ºС
,
Найдем октана для двух температур:
кг/м3 кг/м3
Следовательно, средняя плотность сырья составляет
кг/м3
Значит, м2
Определяем число труб в конвективной камере:
, где Fтр - площадь сечения одной трубы
Берем 28 труб ( 4 ряда по 7 труб)
Уточняем значение скорости движения сырья в трубах:
, м/с
,
здесь мм - толщина трубной решетки
Найдем значение среднего температурного напора:
ºС
Найдем значение коэффициента теплопередачи. Учитывая , то будем вести расчет как для плоской стенки: ,
где - коэффициенты теплоотдачи от газов к стенкам труб и от стенок к сырью соответственно,
- толщина стенки и коэффициент теплопроводности
Определим коэффициент теплоотдачи излучением:
Вт/м2·К
Средняя скорость газов:
, где F - свободное сечение конвективной камеры
м/с
Найдем число Рейнольдса: , где м2/с- коэффициент кинематической вязкости дымовых газов
Уравнение подобия при 10≤Re =
,
где
Находим коэффициент теплоотдачи для 4 рядов ( ) с помощью соотношения:
,
Коэффициенты теплоотдачи для 1 и 2 рядов находим по следующим зависимостям:
, ;
, ;
Тогда искомое значение составит:
Определяем коэффициент теплоотдачи от нагретых стенок к сырью . Для этого воспользуемся теорией подобия. Найдем число Рейнольдса:
,
Где м2/с - средний коэффициент кинематической вязкости
Подставляем полученное значение в уравнение :
Вт/м2·К
Значит, коэффициент теплоотдачи от горячих дымовых газов будет равен:
Значит, расчетное значение теплоты конвективной камеры составляет:
Следовательно, условие не выполняется
Возьмем 10 секций
Уточним расчет
n=·= 10·4 = 40
=17,0
Расчетное значение теплоты конвективной камеры составит:
Следовательно, условие выполняется
Высота конвективной камеры составит: