Расчет трубчатой печи

;

         где a=0,000405, b=0,403; 

, 

=122,8 

           – соответственно коэффициенты  уравнения. 

    Имеем уравнение 

. 

    Решению уравнения удовлетворяет значение только одного корня 

;

. 

          Составим схему  теплообмена: 

                       t_п=922,8 ^oC                       t_ух=285 ^оС 

                         t_к=244,6 ^оС                       t₁=165 ^oC       
 

;

;

. 

          Коэффициент теплопередачи  в камере конвекции рассчитывается по уравнению 

 

где , , - соответственно коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке, конвекцией, излучением трехатомных газов, Вт/(м² К). 

      определяют по эмпирическому уравнению Нельсона: 

 

         где - средняя температура дымовых газов в камере конвекции (К), вычисляется по формуле 

,

. 

; 

      определяется следующим образом: 

, 

где Е –  коэффициент, зависящий от свойств  топочных газов, значение которого находится  из       

               справочных данных;

               U – массовая скорость движения газов, ;

   d –  наружный диаметр труб, м.  

              Е=21,38 при средней температуре в камере конвекции       [1, стр. 9]. 

         Массовая скорость движения газов определяется по формуле

 

где f – свободное сечение прохода дымовых газов в камере конвекции, м². 

, 

         где n – число труб в одном горизонтальном ряду;

               d – наружный диаметр труб, м;

   S₁ – расстояние между осями труб в горизонтальном ряду ( ) [2, стр. 473] м;

             - рабочая длина конвекционных  труб, м;

             - характерный размер для камеры конвекции, м. 

    Принимаем n=4, ; из технической характеристики печи  =12 м. 

; 

; 

; 

  ; 

 

    Определяем  число труб в камере конвекции 

,

  

Тогда фактическая поверхность нагрева будет равна 

;

 

    Число труб по вертикали 

;

 

    Высота  пучка труб в камере конвекции  

, 

         где - расстояние между горизонтальными рядами труб, определяемое как 

;

. 

. 

    Средняя теплонапряженность камеры конвекции  равна 

; 

 

    Допустимая  теплонапряженность [1, стр.92]. 

    В разделе рассчитана средняя теплонапряженность и  количество труб в камере конвекции N_к=99 и высотатрубного пучка h_к=5,712 м. 
 
 
 

    7  Гидравлический  расчет змеевика трубчатой печи

   

      Целью гидравлического расчета является определение общего гидравлического сопротивления змеевика печи или давление сырья на входе в змеевик, который, в свою очередь, необходимо для выбора сырьевого насоса.

    Давление  сырья на входе в печь складывается из следующих составляющих: 

 

где Р_К – давление сырья на выходе из змеевика печи;

                              - потери напора на участке испарения, участке нагрева радиантных труб, в конвекционных трубах соответственно, ата;

          - статический напор, ата. 

    Потери  напора на участке испарения: 

, 

      где Р_Н – давление в начале участка испарения, ата. 

      Р_Н определяется методом итераций. 

    Зададим .

    Тогда температура, соответствующая этому давлению при ОИ, равна

      рассчитывается по формуле: 

 

где А и В  – расчетные коэффициенты. 

 

где - коэффициент гидравлического сопротивления, для атмосферных печей [2, стр. 480],  принимаем =0,022;                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

            L₁ – секундный расход сырья по одному потоку, кг/с, 

; 

            - плотность сырья при средней температуре на участке испарения: 

 

          - средняя температура продукта  на участке испарения: 

;

 

; 

             - средняя плотность паров  при давлении 9,81 Па, [2, стр.480];

            l_И – длина участка испарения: 

, 

где - соответственно теплосодержание паро-жидкосной смеси на выходе из змеевика,  сырья при температуре начала испарения,  сырья на выходе из камеры конвекции, кДж/кг: 

,

; 

,  

; 
 

            l_рад – эквивалентная длина радиантных труб, м, 

 

      где n_р – число радиантных труб, приходящихся на один поток: 

; 

;

    

         l_э – эквивалентная длина печного двойника,    [2, стр. 481].

    Принимаем . 

; 

. 

 

;

    Так как заданное значение не совпало с расчетным, то расчет возобновляется. При этом задаются рассчитанным значением . Результаты расчета представлены в таблице 2.

Таким образом, давление в начале участка испарения  равно  

, 

          Потери напора на участке нагрева радиантных труб: 

 
 

где - коэффициент гидравлического сопротивления, [2, стр. 483],

              примем ;

                 - эквивалентная длина участка нагрева радиантных труб по одному потоку: 

; 

- плотность продукта при средней  температуре (t_ср) на участке нагрева радиантных труб. 

 

,

; 

               U – массовая скорость продукта в радиантных  трубах на один поток: 

 

 

 

    Потери  напора в конвекционных трубах для  одного потока, ата: 

 

        где l_к – эквивалентная длина конвекционных труб,м: 

, 

         n_к – число конвекционных труб в одном потоке: 

 
 

, 

- плотность продукта при средней  температуре (t_ср) в конвекционных трубах, кг/м³: 

 

,

; 

          U_к – массовая скорость продукта конвекционных трубах на один поток, кг/(м²):

 

 

    Определение статического напора в змеевике печи: 

,