6. Определение температуры дымовых газов, покидающих радиантную камеру

Из уравнения теплового баланса топки:

Q_p = B (–)

где – к.п.д. топки, равный= 1 – 0,05= 0,95) найдем энтальпию уходящих из нее дымовых газов:

27826 кДж/кг

По графику q – Т этой энтальпии на рис.2 соответствует температура T_п = 1421 К.

7. Поверхность нагрева реакционного змеевика (экранных труб)

Определим поверхность нагрева реакционного змеевика по формуле:

где – средняя теплонапряженность поверхности нагрева экранных труб. кВт/м².

Величина средней теплонапряженности поверхности экранных реакци­онных труб в печах современных конструкций принимается равной 34,7 – 37,2 кВт/м² .

Считая, что = 34,2 кВт/м² , получим:

м²

Принимая диаметр труб d_н = 0,10 м и толщину стенок 0,008 м, находим общую рабочую длину труб:

L_p = =м

Число параллельных потоков m сырья в печи не рекомендуется прини­мать больше 3. Для проектируемой печи принято m=3. Рабочая длина труб в одном потоке:

L’_p = =

Выбираем рабочую длину одной трубы l_т = 13,5 м. тогда число труб в одном потоке реакционного змеевика составит:

N’_p = =

При полной длине одной трубы l’_т = 13 м общая длина труб в одном потоке:

L’’_p = N’_p l’_т=1315=195 м.

8. Время пребывания парогазовой смеси в реакционном змеевике

Определим время пребывания смеси в реакционном змеевике по урав­нению:

Где - средняя линейная скорость газа в реакционном змеевике, м/с.

Для определения величинысделаем предварительные вычисления.

Массовая скорость парогазовой смеси в реакционном змеевике:

кг/(м²с)

На основании литературных данных [2, с.57] перепад давления ΔP_p в реакционном (радиантном) змеевике равен 245000 – 343000 Па.

Давление P_к на выходе из реактора в большинстве случаев равно 127000 – 196000 Па.

Примем ΔP_p = 343000 Па и P_к = 179000 Па. Тогда давление в начале змеевика будет равно:

P_н = P_к + ΔP_p = 179000+343000=522000 Па.

Плотность парогазовой смеси в начале реакционного змеевика:

а) при нормальных условиях

где - средняя молекулярная масса парогазовой смеси на входе в змеевик печи (в начале реакционного змеевика она будет такой же, по­скольку реакция пиролиза еще не началась).

б) при

Плотность парогазовой смеси в конце реакционного змеевика:

а) при нормальных условиях

где - средняя молекулярная масса парогазовой смеси на выходе из реакционного змеевика.

б) при

Средняя плотность смеси в реакционном змеевике:

Линейная скорость парогазовой смеси:

а) в начале реакционного змеевика

б) в конце реакционного змеевика

в) средняя скорость

Подставив в формулу числовые значения величин, получим:

Полученная величина не превышает ранее принятого значения , поэтому пересчета не делаем.

9. Потери напора в реакционном (радиантном) змеевике печи

Выше была принята величина потерь напора в реакционном змеевике печи Па. Проверим правильность принятия величины, вычислив ее значение по формуле:

где λ – коэффициент гидравлического сопротивления; - эквивалентная длина труб одного потока радиантного змеевика, м.

Для определения величины коэффициента гидравлического сопротив­ления подсчитаем числовое значение критерия Рейнольдса:

где - кинетическая вязкость парогазовой смеси в реакционном змеевике,.

Предварительно определим необходимые для расчета среднюю тем­пературу парогазовой смеси в реакционном змеевике:

и среднюю молекулярную массу смеси углеводородных газов:

Кинематическая вязкость газов и водяного пара при 967 К:

Среднее содержание водяного пара в парогазовой смеси:

Тогда кинематическая вязкость парогазовой смеси в реакционном змеевике:

Критерий Рейнольдса:

При и относительной шероховатости, коэф­фициент гидравлического сопротивления.

Определим эквивалентную длину труб одного потока радиантного змеевика:

где ψ- коэффициент, зависящий от типа соединения труб. Принимаем . Тогда

Подставив в формулу числовые значения величин, получим:

Полученная величина мало отличается от ранее при­нятой величины, поэтому повторного расчета не де­лаем.