3.2.3 Определение температуры дымовых газов, покидающих камеру радиации

Используя уравнение теплового баланса топки (камеры радиации)

(3.15)

(η_Т – КПД топки, равный 1-0,05 = 0,95, где 0,05 – потери тепла в окружающую среду в камере радиации), находится энтальпия уходящих из нее дымовых газов:

, (16)

По рисунку 3.2 определяется, что этой энтальпии соответствует температура дымовых газов Т_ДГ = 1349 К.

3.2.4 Определение поверхности нагрева реакционного змеевика

Поверхность нагрева реакционного змеевика

, (3.17)

где q_P – средняя теплонапряженность поверхности нагрева радиантных труб, кВт/м².

Во введении указано, что печи современной конструкции отличаются высокой теплонапряженностью (~100 кВт/м²), поэтому приблизительно принимается q_P =100 кВт/м² (при необходимости можно принять70-120 кВт/м²).

Для камеры радиации принимается диаметр труб d_H = 0,14 м (рекомендуется 0,10-0,14 м), толщина стенок труб δ = 0,008 м. Тогда общая рабочая длина труб составит:

, (3.18)

Число параллельных потоков сырья на входе в печь принимается m = 2 (рекомендуется m = 1…3). Тогда рабочая длина труб в одном потоке составит:

, (3.19)

Рабочую длину одной трубы принимаем l_Т = 12,5 м. Тогда число труб в одном потоке реакционного змеевика составит:

, (3.20)

При полной длине одной трубы = 13 м (значениеможет быть меньше значенияl_Т) общая длина труб в одном потоке составит:

, (3.21)

3.2.5 Время пребывания парогазовой смеси в реакционном (радиантном) змеевике

_{Время пребывания смеси в реакционном змеевике определяется по уравнению}

, (3.22)

где ω_СР – средняя линейная скорость газа в реакционном змеевике, м/с.

Для определения w_СР проводятся следующие вычисления.

Массовая скорость парогазовой смеси в реакционном змеевике

, (3.23)

где d_В – внутренний диаметр реакционных труб в камере радиации, d_В = d_Н – 2∙δ; d_В = 0,140 – 2∙0,008 = 0,124 м.

_{Принимается перепад давления в радиантном змеевике ∆РР = 195 кПа (рекомендуется принимать ∆РР = 100…300 кПа). Давление РК на выходе из печи рекомендуется принимать в пределах 130…190 кПа, в данном случае принимается РК = 130 кПа.}

_{Тогда давление в начале радиантного змеевика будет равно:}

_. (3.24)

_{Для расчета молекулярной массы и плотности парогазовой смеси в начале и в конце реакционного змеевика производится соответствующий расчет, сведенный в таблицу 3.7. Мольные доли компонентов и мольный расход определяются аналогично таблице 3.4.}

_{Таблица 3.7 – Состав парогазовой смеси}

Компонент	Парогазовая смесь на входе в змеевик						Парогазовая смесь на выходе из змеевика
	доля			количество			доля			количество
	массовая (табл. 5)	мольная	кг/с		кмоль/с	массовая (табл. 5)		мольная	кг/с		кмоль/с
Водород	0,0	0,0	0,0		0,0	0,013		0,153	0,044		0,0220
Метан	0,0	0,0	0,0		0,0	0,133		0,195	0,432		0,0270
Этан	0,0	0,0	0,0		0,0	0,021		0,017	0,068		0,0023
Этилен	0,0	0,0	0,0		0,0	0,219		0,184	0,713		0,0255
Пропан	0,833	0,670	2,712		0,0616	0,218		0,118	0,708		0,0161
Пропилен	0,0	0,0	0,0		0,0	0,158		0,089	0,515		0,0123
Бутаны	0,0	0,0	0,0		0,0	0,000		0,000	0,001		0,0000
Бутилены	0,0	0,0	0,0		0,0	0,013		0,005	0,041		0,0007
Бутадиен	0,0	0,0	0,0		0,0	0,011		0,005	0,035		0,0006
С5+	0,0	0,0	0,0		0,0	0,048		0,017	0,157		0,0022
Водяной пар	0,167	0,330	0,544		0,0302	0,167		0,219	0,543		0,0302
Итого	1,000	1,000	3,256		0,0918	1,001		1,002	3,256		0,1389

_{Молекулярная масса парогазовой смеси на входе в радиантный змеевик}

_{Молекулярная масса парогазовой смеси на выходе из змеевика}

_{Плотность парогазовой смеси в начале реакционного змеевика при нормальных условиях (по формуле (3.3))}

_{Плотность парогазовой смеси в начале реакционного змеевика при РН и ТКОНВ .} (3.25)

_{Плотность парогазовой смеси в конце реакционного змеевика при нормальных условиях (по формуле (3.3))}

_{Плотность парогазовой смеси в конце реакционного змеевика при РК и ТК}

_{Средняя плотность в реакционном змеевике:}

_{Линейная скорость парогазовой смеси в начале реакционного змеевика:}

_. (3.26)

_{Аналогично находится скорость парогазовой смеси в конце змеевика:}

_{Средняя скорость:}

_{Полученное значение подставляется в формулу (3.22):}

_{Полученное значение времени контакта несильно отличается от заданного, поэтому пересчет не делается. В случае расхождения результата с заданием, можно попробовать поменять: теплонапряженность труб, диаметр труб змеевика, число потоков в печи, рабочую длину трубы, задать другой перепад давления и давление на выходе из печи (при необходимости разрешается незначительно выходить за рамки рекомендуемых значений этих параметров).}