Славкинского месторождения
.pdf
110
Консорциум « Н е д р а »
111
|
а – 200ОС, б – 400ОС, в – 600ОС |
|
Рис. 3.2 |
График для определения |
График для определения |
величины НS/HЛ |
фактора формы К |
Количество тепла, передаваемое: 1 – двум рядам труб, 2 – одному ряду труб (всего один ряд), 3 – нижнему ряду труб (всего два ряда), 4 – верхнему ряду (всего два ряда), 5 – прямое излучение, передаваемое нижнему ряду труб (всего два ряда), 6 – то же верхнему ряду (всего один ряд).
Рис. 3.3
Определяем эффективную лучевоспринимающую поверхность НЛ по формуле:
Консорциум « Н е д р а »
Н |
|
= Н |
|
: |
Н |
|
Л |
S |
Н |
||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
S Л
,
112
(3.92)
|
Л |
|
2 |
Н |
= 60,25 : 0,76 = 79,28 |
м |
|
|
|
Определим по графику на рис. 3.4 фактор формы К = 0,85.
Определим размер заэкранированной плоской поверхности, заменяющей трубы Н:
Н=НЛ/К, |
(3.93) |
|
Н=79,28/0,85=93,27 м2 |
Принимаем длину трубы l=6м. Определяем полезную часть длины трубы:
l=l-0,5, |
(3.94) |
l=6-0,5=5,5 м.
Определяем высоту экрана одной камеры h:
h =
Hl
,
(3.95)
h = |
93,27 |
|
5,5 |
||
|
=
16,96
м
Рассчитываем число труб в радиантной камере:
Консорциум « Н е д р а »
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
n р |
= |
h − d |
+ 1, |
|
|
||||
|
|
|
где d – наружный диаметр труб;
- расстояние между осями труб. = (1,5 2d).
Принимаем =0.30 м. Тогда
113
(3.96)
n |
|
= |
16,96 − 0,15 |
+1 |
= 57,03 |
57 |
|
р |
0,230 |
||||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
Поверхность радиантных труб можно рассчитать по формуле: |
|
||||||
Нр= d l nтр , |
|
|
|
|
|
(3.97) |
|
Нр=3,14 0,15 5,5 57=147,66 м2
Проведём проверочный расчёт камеры радиации. Определим размер неэкранированной поверхности кладки:
F=(1/ -1)HЛ, |
(3.98) |
|
F=(1/0,4-1) 79,28=118,92 м2 |
Определим более точное значение эквивалентной абсолютно чёрной поверхности:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
= |
|
( |
|
H |
|
|
S |
(T ) |
H |
Л |
|||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
+
|
F |
|
F)
,
(3.99)
Консорциум « Н е д р а »
114
где − степень черноты поглощающей среды;
Н и F− соответственно степень черноты экрана и кладки печи. Рекомендуется Н = F = 0,9
(Т) принимается равной 0,8-0,85. Принимаем (Т) =0,8;
− коэффициент.
Приближённо для данного топлива коэффициент можно подсчитать по формуле используя :
=2/(1+2,15 ) , |
(3.100) |
=2/(1+2,15 1,3)=0,53
Коэффициент определяют по уравнению:
= |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 + |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
− |
|
|
|
Н |
|
FH |
|
|
|
|
|
|
|
|||
,
(3.101)
где FH – угловой коэффициент взаимного излучения поверхностей экрана и кладки.
FH определяется из соотношения НЛ/F: если НЛ/F<0,5 то FH = НЛ/F, если НЛ/F 0,5 то FH = . Так как НЛ/F =0,67 >
0,5 принимаем FH =0,4. Тогда
= |
1 |
|
|
= 0,24 |
0,53 |
|
1 |
||
1 + |
|
|
||
|
|
|
||
1 |
− 0,53 |
0,9 |
0,4 |
|
Консорциум « Н е д р а »
115
Тогда НS по формуле будет равно:
Н |
S |
|
=
0,53 |
(0,9 |
79,28 |
+ 0,24 0,9 118,92) |
|
0,4 |
||||
|
|
|
=
128,6
м2
Определяем коэффициент теплоотдачи свободной конвекцией от
ак |
= 2,1 |
4 |
t |
п |
− tст |
, |
|
|
|
|
|
|
дымовых газов к радиантным трубам:
(3.102)
а |
к |
= 2,1 4 |
600 − 67,5 =10,02 |
|
|
|
Вт/(м2К)
Вычисляем температурную поправку теплоотдачи в топке:
|
а |
|
Н |
|
(Т |
|
− T |
) − c |
|
|
H |
|
|
T |
4 |
10 |
−8 |
|
|
к |
р |
m ax |
S |
S |
|
|
|||||||||||
Т = |
|
|
|
0 |
|
|
|
0 |
|
, |
||||||||
|
|
|
|
В |
G Cр |
|
+ a |
|
Н |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
m |
к |
р |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где сS – постоянная излучения абсолютно чёрного тела. сS =5,67
(3.103)
Вт/(м2 К)
|
Т = |
10,02 147,66 (2139,26 − 340,5) − 5,67 128,6 340,54 10−8 |
= 778,49 К |
|||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
54,99 24,0 +10,02 196,9 |
|
|
|
Вычисляем аргумент излучения x: |
|
|
|
|
|
|
||
|
10 H S cS |
Т m ax −T0 |
|
3 |
|
|
||
x = |
|
|
|
|
|
, |
(3.104) |
|
В G Cpm + aк Н р |
|
|
||||||
|
1000 |
|
|
|
|
|||
Консорциум « Н е д р а »
|
10 128,6 5,67 |
|
2139,26 − 340,5 |
|
3 |
x = |
|
||||
24,0 +10,02 147066 |
|
|
|
|
|
54,99 |
|
1000 |
|
|
116
= 0,028 |
. |
|
Пользуясь графиком на рис. 3.4, по значению аргумента излучения находим характеристику излучения S.
Кривые зависимости характеристики излучения S от аргумента излучения x:
Рис. 3.4
Получаем S = 0,88.
Определяем температуру дымовых газов над перевальной стенкой:
Консорциум « Н е д р а »
117
Тп= S (Тmax-Т0), (3.105)
Тп=0,88 (2139,26-355,5)=1569,7
Определяем коэффициент прямой отдачи по формуле:
=(tmax-tп)/(tmax-t0) , (3.106)
=(2139,26-786,5)/(2139,26-20)=0,64
Определяем количество тепла, воспринимаемое радиантными трубами:
Q |
|
= В Q |
н |
|
|
|
, |
(3.107) |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
р |
|
р |
|
т |
|
|
Q |
р |
|
= 54,99 52981,55 0,96 0,72 =
2013780,4
кДж/ч=559,38кВт
Рассчитаем тепловую напряжённость радиантных труб: |
|
qр=Qр/Hр, |
(3.108) |
qр=559380/147,66=3788,3 Вт/м2
Полученное значение тепловой напряжённости приемлемо.
Расчёт конвекционной камеры. Определим тепловую нагрузку камеры конвекции по формуле (3.26):
Qк=736,38-559,38=177 кВт
Определим энтальпию сырья на выходе из камеры конвекции по формуле (3.27):
Консорциум « Н е д р а »
118
Iк = 8,46 +120 /10000 = 8,47 кДж/кг
Находим температуру сырья по его энтальпии параметр а1 в формуле
а |
= I |
|
|
d |
15 |
= 8,47 |
|
0,887 = 7,9 |
|
к |
15 |
||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
По величине а1 находим температуру сырья на входе в радиантные трубы: tк=10ОС.
Энтальпию дымовых газов можно определить на основе правила аддитивности:
It = 24,0014 20 =14,4 кДж/кг п
Находим температуру сырья по его энтальпии:
а |
2 |
|
= 12770 ,17
кДж/кг
По величине а2 находим температуру газов в конвекционной камере
tср=500ОС. Определяем среднюю логарифмическую разность температур между дымовыми газами и нагреваемым продуктом
600 |
200 |
10 |
5 |
Находим низшую ( tн) и высшую ( tв) разности температур между потоками у концов печи:
tн=200-5=195ОС
Консорциум « Н е д р а »