Курсовой Курбан / Старые версии / Часть 4

IV. Поверочный расчет конвективной камеры.

Известны следующие температуры:

ºС, ºС,

ºС, ºС

Необходимо учесть:

1. При температуре от 110ºС до 140ºС: сырье – жидкость

Оптимальная скорость движения сырья в трубах м/с – принимаем 2 м/с

2. При температуре от 140ºС до 630ºС: сырье – газ

Оптимальная скорость движения сырья в трубахм/с– принимаем 5 м/с

1. 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 F_тр - площадь сечения одной трубы

Выбираем трубы 89х6 мм

Округляем до= 1 ( змеевик)

В связи с полученным числом уточняем значение скорости движения сырья в трубах

, м/с

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 l_кк - 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

Коэффициент теплоотдачи от горячих дымовых газов рассчитаем по формуле:

,

здесь - конвективная и лучистая составляющая

Определим коэффициент теплоотдачи излучением:

Вт/м^2·К

Определим коэффициент теплоотдачи конвекцией . Для этого используем теорию подобия.

Найдем число Рейнольдса: ,

где м²/с- коэффициент кинематической вязкости дымовых газов при температуре 673⁰С

- средняя скорость газов,

, где F - свободное сечение конвективной камеры

м/с

_Тогда

Из справочника для поперечного обмывания цилиндра при 10≤Re =используем уравнение подобия:

,

Находим коэффициент теплоотдачи:

Вт/м^2·К

Значит, коэффициент теплоотдачи от горячих дымовых газов будет равен:

Вт/м^2·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 при 370ºС

Вт/м^2·К

Таким образом,

Вт/м^2·К

Значит, расчетное значение теплоты конвективной камеры составляет:

_{По условию 41,263>718,05 не выполняется}

Необходимое число труб для подогрева бензина:

Принимаем =18 шт. (3 ряда по 6 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:

(827,64 718,05) – условие выполняется

2. 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

м²

Берем 18 труб ( 3 ряда по 6 труб)

Уточняем значение скорости движения сырья в трубах:

, м/с

Уменьшим число туб т.к. скорость движения сырья мала и не вписывается в заданный интервал 4,5-6м/с

Берем 14 труб ( 2 ряда по 7 труб)

Уточняем значение скорости движения сырья в трубах:

, м/с

,

здесь мм - толщина трубной решетки

ºС

Вт/м^2·К

- средняя скорость газов,

м/с

_Тогда

,

,

,

где м²/с - средний коэффициент кинематической вязкости

Подставляем полученное значение в уравнение :

Тогда , где =0,10475Вт/м^·К

Вт/м^2·К

Возьмем 12 секций

Уточним расчет

n=·= 12·2 = 24

=14,771

Расчетное значение теплоты конвективной камеры составит:

Следовательно, условие выполняется

Высота конвективной камеры составит: