Расчет трубчатой печи для нагрева балаханской масляной нефти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет трубчатой печи для нагрева балаханской масляной нефти



1. Исходные данные

Топливом служит мазут следующего элементного состава углерод 75, водород 25 % масс.

Сырье в количестве 160 т/ч = 44,4 кг/с с начальной температурой t_н =150 ^оC требуется нагреть до t_к=370 ⁰C, давление P_к=0,265 МПа.

Решение

1 Определение тепловой нагрузки

В зависимости от физических свойств нагреваемой нефти, конечной температуры нагрева и давления на выходе из печи рассчитываются доля отгона и относительные плотности паровой и жидкой части сырья [11]. Результаты расчетов однократного испарения нагреваемой нефти приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 -рассчитанные параметры однократного испарения нагреваемой нефти на выходе из печи.

Наименование параметра	Величина	Единица измерения
Массовая доля отгона	0,5159
Мольная доля отгона	0,7111
Давление	0,265	МПа
Температура	370,0	°C
Плотность жидкости	0,921	г/см3
Плотность пара	0,834	г/см3
Энтальпия жидкости	907	кДж/кг
Энтальпия пара	1164	кДж/кг
Молекулярная масса сырья	254,2
Плотность сырья	0,874	г/см3

мольный и массовый составы исходного сырья, паровой и жидкой части сырья после однократного испарения рассчитываем по следующим формулам. Расчет сводим в таблицу 1.2.



, (1.1)

. (1.2)

Полезную тепловую нагрузку определяем из уравнения

, (1.3)

Q_пол = 44,4•(1164•0,5159+907•(1-0,5159)-359=31569 кВт.

Таблица 1.2 - мольный и массовый составы исходного сырья, паровой и жидкой части сырья после однократного испарения

Компонент № п/п	xL	Однократное испарение	ti•yi	Mi•yi
		xi			xм	yм
1	0,2000	0,0106	0,2770	6,947	0,0027	0,1652	31,8	30,4
2	0,1000	0,0103	0,1364	3,497	0,0034	0,1050	22,5	19,3
3	0,1000	0,0174	0,1336	2,039	0,0068	0,1202	27,0	22,2
4	0,1000	0,0287	0,1290	1,192	0,0129	0,1343	30,6	24,8
5	0,1000	0,0475	0,1213	0,677	0,0248	0,1461	32,9	26,9
6	0,1000	0,0808	0,1078	0,354	0,0493	0,1520	33,4	28,0
7	0,1000	0,1462	0,0812	0,147	0,1085	0,1392	29,0	25,7
8	0,2000	0,6586	0,0137	0,006	0,7916	0,0380	6,9	7,0
Сумма	1,0000	1,0000	1,0000		1,0000	1,0000	214,4	184,4



2. Расчет процесса горения

2.1 Низшая теплотворная способность топлива рассчитается по уравнению

(2.1)

339•75+1030•25=47029 кДж/кг.

2.2 Теоретический расход воздуха по уравнению

, (2.2)

L₀= кг/кг.

2.3 Теоретический объем воздуха по уравнению

(2.3)

V₀==12,3 м³/кг.

2.4 Состав продуктов горения определяем по следующим уравнениям

(2.4)

(2.5)

(2.6)



Принимаем коэффициент избытка воздуха в топке равный 1,4, на выходе из камеры конвекции - 1,5. Результаты расчета количеств компонентов при горении одного килограмма топлива сведены в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - количества компонентов горения одного килограмма топлива (N_i), в кмоль/кг

Компоненты	В топке	В камере конвекции
CO2	0,0700	0,0700
H2O	0,0822	0,0822
N2	0,5338	0,5719
?F	0,7275	0,7757



3. Определение коэффициента полезного действия печи и топки

Принимаем температуру отходящих дымовых газов на 180 ⁰ выше температуры входящего нагреваемого продукта, тогда

t₂= 150+180=330 ⁰С.

Потери тепла с отходящими дымовыми газами определим по уравнению

(3.1)

где средняя молярная теплоемкость компонентов определится по уравнению

(3.2)

значения коэффициентов a, b, c приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Значения коэффициентов a, b, c в уравнении 3.1

Вещество	a	b103	c106
CO2	35,0	1,8	1,40
H2O	28,4	3,4	-0,36
N2	29,1	4,8	-0,81

Тогда

Q ₂= 23,86•(330-10)=6919,4 кДж/кг.



Результаты расчетов средней молярной теплоемкости компонентов и уходящих дымовых газов сведены в таблицу 3.2.

Доля тепла, теряемая с уходящими дымовыми газами, определится по уравнению

q ₂=.

Коэффициент полезного действия печи определится по уравнению

, (3.3)

1-0,13-0-0-0=0,87.

Таблица 3.2 - Результаты расчетов средней молярной теплоемкости компонентов и уходящих из печи дымовых газов

Компоненты	Cpmi, кДж/(кмоль•град.)	Ni•Cpmi
CO2	40,2	2,81
H2O	35,4	2,91
N2	29,0	16,58
Сумма		23,86

Коэффициент полезного действия топки

, (3.4)

1-(0+0+0,45)=0,955.

Расход топлива определится по уравнению



, (3.5)

В=0,77 кг/с.



4. Определяем предварительное значение поверхности нагрева радиантных труб

Принимаем температуру дымовых газов, уходящих из топки, t_p=702,9 ⁰C или T=976,1 К. Результаты расчетов средней молярной теплоемкости компонентов и уходящих из топки дымовых газов сведены в таблицу 4.1

Таблица 4.1 - Результаты расчетов средней молярной теплоемкости компонентов и уходящих из топки дымовых газов

Компоненты	Cpmi, кДж/(кмоль•град.)	Ni•Cpmi
CO2	47,60	3,33
H2O	36,96	3,04
N2	30,61	16,34
Сумма		24,05

Количество тепла, передаваемое нагреваемому продукту через радиантную поверхность, определяется по уравнению

(4.1)

Q _p=0,77•(47029•0,87-44,4•703,1)=21236 кВт.

Выбираем трубчатую печь типа В. По таблице выбираем ориентировочное значение средней теплонапряженности радиантных труб 30 кВт/м². При этом имеем предварительное значение поверхности нагрева радиантных труб Нр=683 м².

Выбираем по таблице ближайший типоразмер ВС2 700/12,6.

При этом точное значение средней теплонапряженности радиантных труб составит 20489/700=29 кВт/м².

Наружная поверхность одной трубы Sтр=3,14•0,127•12,6=5,025 м².

Число труб в одной камере 700/5,025=140 штук.



5. Определяем скорость продукта на входе в печь

Принимаем диаметр труб d=127х8, тогда внутреннее сечение трубы

S_т= 3,14•(0,127-2•0,08)²/4= 0,00968 м².

Секундный объем нагреваемого продукта

V_c=G_c/?²⁰₄, (5.1)

V_c=44,4/874=0,0477 м³/с.

Скорость нагреваемого продукта на входе в печь

w=V_c/S_т, (5.2)

w =0,0477/0,00968=4,93 м/с.

при двух параллельных потоках w=4,93/2=2,46 м/c, что допустимо.



6. Поверочный расчет топки

6.1 Максимальная температура горения определится по уравнению

, (6.1)

Т_вых=10+ 0,955•47029/44,4+273,2=1913 К.

6.2 Определяем температуру продукта на входе в радиантные трубы

Количество тепла, переданное продукту в камере конвекции по уравнению

, (6.2)

Q_К=31569-21236=10333 кВт.

Теплосодержание продукта на входе в камеру радиации найдем по уравнению

q_рк= 359+ 10333/44,4= 548 кДж/кг.

По уравнению находим, что найденному теплосодержанию соответствует температура продукта на входе в камеру радиации



(6.3)

t_рк=244 ⁰С.

6.3 Принимаем среднюю температуру наружной стенки труб на 30 ⁰ выше средней температуры продукта в камере радиации

?=(t_pk+t_k)/2 +30+273,2,

(244+375)/2+30+273,2=613 K.

6.4 Коэффициент теплоотдачи конвекцией в камере радиации определится по уравнению

(6.4)

=0,00917 кВт/(м²•град).

6.5 Определим все величины, необходимые для расчета эквивалентной абсолютно черной поверхности

Количество тепла, переданное в топке конвекцией

Q_pk = _kpH_P(T_P - ), (6.5)

Q_pk =0,00917•700•(976,1-613)=2333 кВт.

Потери тепла через стенки топки

, (6.6)

Q_пот =1697 кВт.



Температура газа в топке определяется по уравнению

. (6.7)

T_V= 1159 K.

Соответствующие степени черноты: _H = _F = 0,9.

=0,500.

Величина углового коэффициента взаимного излучения газового объёма и трубного экрана ?_VH определяется по уравнению

?_VH=0,013+0,3659 (s₁/d)-0,046 (s₁/d)²; (6.8)

при отношении шага к диаметру трубы S₁/d=2 для однорядного экрана

?_VH=0,013+0,3659 (2)-0,046 (2)²=0,56.

Суммарная поверхность кладки определяем по рисунку, тогда

F= 2•12,60•2•3,25+2•12,6•5,5+2•5,5•2•3,25=374 м².

Неэкранированная поверхность кладки (потолок и под печи)

F=2•5,5•2•3,25=71,5 м².



Величина углового коэффициента взаимного излучения экрана и кладки определится из уравнения

, (6.9)

=0,191.

Величина ?₁ определится при А₂=0 по следующему уравнению

, (6.10)

Величина определится по уравнению

, (6.11)

Величина А₁ определится из уравнения

, (6.12)

А₁



Величина эквивалентной абсолютно чёрной поверхности А₂=0 определится по уравнению

, (6.13)

H_S м².

6.6 Температурная поправка теплопередачи в топке определится по уравнению

, (6.14)

К.

6.7 определим аргумент излучения

, (6.15)

Х=4,55.

6.8 Характеристику излучения определим по уравнению

, (6.16)

=0,561.



6.9 Температура дымовых газов на выходе из топки

Т_Р =•(Т_max - )-273,2, (6.17)

Т_Р =0,561•(1913-172)=703,1 ⁰С.

Полученное значение температуры отличается от заданной в п. 4 меньше чем на 2 %, поэтому пересчетов не делаем.



7. Расчет конвекционной секции

тепловой печь топливо конвекционный

Количество тепла, переданное в камере конвекции, определяем по уравнению

, (7.1)

Q_к=31569-0,919•(47029•0,955-50,4 703,1)=6854 кВт.

Предварительное значение поверхности конвекционных труб определяем по уравнению

, (7.2)

F_к =451 м²

Определяем основные размеры камеры конвекции: длина - 3,9 м; ширина - 1.8 м; высота - 2,1 м.

Путем предварительных расчетов принимаем диаметр труб в камере конвекции d=102х8, при этом внутреннее сечение трубы

S_т= 3,14•(0,102-2•0,08)²/4= 0,00581 м².

скорость продукта на входе в камеру конвекции

w=V_c/S_т , (7.3)

w =0,0477/0,00581=8,21 м/с

при четырех параллельных потоках w=8,21/4=2,05 м/c, что допустимо.

Наружная поверхность одной трубы



Sтр=3,14•0,102•3,9=1,25 м².

необходимое количество труб в камере конвекции 451/1,25=361 штук.

Конструируем камеру конвекции. Принимаем шахматное расположение труб и расстояние между осями труб в ряду

S₁=1,5•d= 1,5•0,102=0,153 м.

Тогда расстояние между осями рядов

S₂=0,866•S₁=0,866•0,153 = 0,132 м.

Число труб в ряду 1,8/0,153=12 штук, тогда в одной камере конвекции можно расположить 2,1/0,132 =16 рядов.

Распологаем 15 рядов. Тогда количество труб в одной камере конвекции составит 12•15=180 штук. В двух камерах 180•2=360 штук.

Поверочный расчет камеры конвекции.

Эффективная величина газового слоя из уравнения

S=1,89•(S₁+S₂)-4,1•d ,

S=1,89•(0,153+0,132)-4,1•0,102 =0,121 м.

Парциальные давления трех атомных газов:

- диоксида углерода

, (7.4)

Р_СО=0,0700/0,7757•10⁵=9024 Па,



- водяных паров

, (7.5)

Р_НО=0,0822/0,7757•10⁵=10620 Па.

Средняя температура дымовых газов в камере конвекции

T_m=( Т_Р -T₂)/ln(Т_Р/ T₂), (7.6)

T_m=(976,3-623,2)/ln(976,3/623,2)=786,6 K.

Степени черноты диоксида углерода и водяного пара определяем по уравнению

, (7.7)

=0,0551,

, (7.8)

=0,0417.

Степень черноты газовой среды определяем по уравнению

, (7.9)

=0,0968.



Средняя температура стенки труб

?_m=(t_pk+t_н)/2 +30+273,2, (7.10)

?_m =(244+150)/2+30+273,2=510 K.

Коэффициент теплоотдачи радиацией в камере конвекции определяем по уравнению

, (7.11)

=8,8 Вт/(м²•К)

Расчеты мольной, массовой доли компонентов и средней молекулярной массы смеси газов в камере конвекции сведим в таблицу 7.1. Расчеты динамической вязкости, теплопроводности и истинной теплоемкости дымовых газов сведены в таблицу 7.2.

таблица 7.1 - Расчеты мольной, массовой доли компонентов и средней молекулярной массы смеси газов

Компоненты	Mi	кмоль/кг	Доли мольные (xi)	xi •Mi	Доли массовые (x?i)
CO2	44	0,0700	0,0902	3,97	0,1384
H2O	18	0,0822	0,1060	1,91	0,0665
N2	28	0,5719	0,7372	20,64	0,7195
Сумма		0,7757	1,0000	28,69	1,0000



таблица 7.2 - Расчеты динамической вязкости, теплопроводности и истинной теплоемкости дымовых газов

Компоненты					Cpi	Cpi x?i
CO2	34,17	0,1162	44,85	4,047	1,138	0,157
H2O	28,76	0,0663	71,26	7,553	2,208	0,147
N2	33,27	0,6204	56,45	41,620	1,107	0,796
Сумма		0,8598		57,306		1,179

Коэффициент динамической вязкости рассчитываем по уравнению

, (7.12)

=33,4•10^-6 кг/(м•с)

Коэффициент теплопроводности определяем по уравнению

, (7.13)

=57,306•10^-6 кВт/(м•град).

Истинная теплоёмкость дымовых газов дымовых газов определим по уравнению

=1,179 кДж/(кг•град)



параметр Прандтля определим по уравнению

, (7.14)

Pr=0,678.

Наименьшая площадь для прохода дымовых газов

, (7.15)

f_r=(1,8-12•0,102)•3,9=2,246 м²,

где b_K - ширина камеры конвекции, м; n₁- число труб в ряду; d - наружный диаметр труб, м; L - длина камеры конвекции.

Массовая скорость дымовых газов

, (7.16)

U==4,49 кг/(м²•с),

где m - число камер конвекции.

Значение числа рейнольдса определяем по уравнению

, (7.17)

Re= 13732.



Параметр теплоотдачи определяем по уравнению

, (7.18)

А'=9,6,

где С, n, m - коэффициенты.

Коэффициент теплоотдачи вынужденной конвекцией в камере конвекции определим по уравнению

, (7.19)

= 51 Вт/(м²•град).

Определим коэффициент теплопередачи

, (7.20)

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке в камере конвекции определим по формуле

(7.21)

тогда

К= 51,0+8,0=59,0 Вт/(м²•град).



Средний температурный напор в камере конвекции

Потребная поверхность теплообмена в камере конвекции определим по уравнению

, (7.23)

F_К=450 м².

Потребная поверхность в одной камере конвекции 450/2 =225 м².

Потребное число труб в одной камере 225/1,25=180.

Число труб в ряду оставляем 12 штук, тогда количество рядов составит 180/12=15.



8. Расчет потерь напора в змеевике печи

Предполагаем, что испарение нефти начинается в камере радиации

Предварительно задаемся давлением в начале участка испарения Р_Н= 2,05 МПа.

Для заданной нефти рассчитываем температуру начала испарения при Р_Н= 2,05 МПа. Результаты расчета начала однократного испарения нефти сведены в таблицу 8.1.

Таблица 8.1 -рассчитанные параметры начала однократного испарения нагреваемой нефти при Р_Н= 2,05 МПа.

Наименование параметра	Величина	Единица измерения
Массовая доля отгона	0
Мольная доля отгона	0
Давление	2,05	МПа
Температура	369,3	°C
Плотность жидкости	0,874	г/см3
Плотность пара	0,789	г/см3
Энтальпия жидкости	913,0	кДж/кг
Энтальпия пара	1115,7	кДж/кг
Молекулярная масса сырья	254,2
Плотность сырья	0,874	г/см3

Из расчетов находим, что давлению Р_Н= 2,05 МПа соответствует температура начала однократного испарения T_НИ= 379,3 ⁰С.

Определим теплосодержание нефти в конце рассчитываемого участка (на выходе из печи) при температуре T₂ =t_к

, (8.1)

q_T2=1164•0,5159+907•(1-0,5159)= 1040 кДж/кг



Теплосодержание нагреваемого продукта на входе в рассчитываемый участок (на входе в камеру конвекции)

=548 кДж/кг.

Таблица 8.1- мольный и массовый составы исходного сырья, паровой и жидкой части сырья в начале однократного испарения при Р_Н= 2,05 МПа

Компонент № п/п	xL	Однократное испарение	ti•yi	Mi•yi
		xi	yi	Pi	xм	yм
1	0,2000	0,2000	0,6408	6,572	0,0865	0,5342	73,9	70,7
2	0,1000	0,1000	0,1600	3,278	0,0559	0,1722	26,4	22,7
3	0,1000	0,1000	0,0926	1,897	0,0653	0,1164	18,6	15,3
4	0,1000	0,1000	0,0537	1,101	0,0756	0,0782	12,6	10,2
5	0,1000	0,1000	0,0303	0,620	0,0873	0,0509	8,1	6,7
6	0,1000	0,1000	0,0157	0,321	0,1023	0,0309	4,8	4,0
7	0,1000	0,1000	0,0064	0,132	0,1243	0,0154	2,3	2,0
8	0,2000	0,2000	0,0005	0,005	0,4028	0,0018	0,2	0,2
Сумма	1,0000	1,0000	1,0000		1,0000	1,0000	147,0	131,8

Эквивалентная длина одного потока радиантных труб определяем по уравнению

L_ЭКВ=nL_mp+ (n-1)••d_вн , (8.2)

L_экв= 140•12,9+(140-1)•50•(0,127-2•0,008)=2577 м.

Расчетная длина участка испарения определяем по уравнению

, (8.3)

L_и=665 м



Коэффициент гидравлического сопротивления принимаем равным =0,024.

Секундный расход исходной нефти для одного потока

G_с=44,4/2=22,2 кг/с.

Плотность паров при давлении 0,10 МПа определяем по уравнению

, (8.4)

=2473,

Плотность жидкого продукта на участке испарения при средней температуре t=(375+369,3)/2=372 ⁰C

?_t=?₂₀+(1,3175?₂₀-1,8256)•(t-20), (8.5)

874+(1,3175•876-1,8256)•(372-20)=637 кг/м³.

Величины коэффициентов А и В определяем по уравнениям при е₀=0

(8.6)

А=791,

, (8.7)

В=6306800000.



Давление в начале участка испарения определим по уравнению

, (8.8)

Р_Н =2050000 Па =2,05 МПа.

Определяем эквивалентную длину участка нагрева

=-=2577-665=912 м.

Коэффициент гидравлического сопротивления примем равным =0,032.

Средняя температура на участке нагрева t=(369,3+244)/2=307 ⁰С.

Средняя плотность нефти на этом участке

??_t=?₂₀+(1,3175?₂₀-1,8256)•(t-20), (8.9)

=874+(1,3175•876-1,8256)•(307-20)=681 кг/м³.

Массовая скорость нефти на один поток

U_C=G_C/S_Т, (8.10)

U_C= 22,2/0,00968 =2153 кг/(м²•с).

Потери напора в змеевике на участке нагрева камеры радиации

, (8.11)

=1880000 Па =1,88 МПа.



Определим эквивалентную длину участка нагрева

L_Н =n•L_mp+ (n-1)••d_вн , (8.12)

= 90•3,9+ (90-1)•50•(0,102-2•0,008)=734 м.

Коэффициент гидравлического сопротивления принимаем равным =0,032.

Средняя температура на участке нагрева

t=(t_pk+t_н)/2, (8.13)

t= (244+150)/2=182 ⁰С.

Средняя плотность нефти на этом участке

??_t=?₂₀+(1,3175?₂₀-1,8256)•(t-20), (8.14)

=874+(1,3175•876-1,8256)•(207-20)=748 кг/м³.

Массовая скорость нефти на один поток

U_C=G_C/(2•S_Т), (8.15)

= 44,4/(2•0,00581) =897 кг/(м²•с).

Потери напора в змеевике на участке нагрева камеры радиации определяем по формуле

, (8.16)

= 147000 Па =0,15 МПа.



Максимальная высота печи 14,7 м.

Средняя температура

t=(t_k+t_н)/2= (375+150)/2=247 ⁰С.

Средняя плотность нефти на этом участке

??_t=?₂₀+(1,3175?₂₀-1,8256)•(t-20), (8.17)

=874+(1,3175•876-1,8256)•(273-20)=704 кг/м³.

Р_СТ = 9,81•h•_ж , (8.18)

Р_СТ =9,81•14,7•704=100000 Па = 0,10 МПа.

Давление нагреваемого продукта на входе в печь

, (8.19)

Р = 2,05+1,88 +0,15 +0,10=4,18 МПа.



9. Определение газового сопротивления и тяги в трубчатой печи

9.1 Для обеспечения нормальной работы топки потерю напора в камере радиации принимаем 40 Па

Определяем коэффициент сопротивления при поперечном омывании труб. При шахматном расположении труб и при S₁>S₂

=b(5,4+3,4•m)Re^-0,28 , (9.1)

=1•(5,4+3,4•15) •13732^-0,28 =3,91.

Средняя температура дымовых газов t=t_м=513,4 ⁰С.

Плотность дымовых газов при средней температуре равна

??_гt=М_Г•273,2/(22,4•Т_Г), (9.2)

?_гt =28,69•273,2/(22,4•(513,4+273,2))=0,44 кг/м³.

Массовая скорость дымовых газов в камере конвекции и=4,49 кг/(м²•с).

потери напора по газовому тракту в камере конвекции

, (9.3)

=88,8 Па.

9.2 Определяем величины эффекта самотяги

Плотность воздуха



_в=1,29•273,2/303,3=1,16 кг/м³.

Плотность дымовых газов при температуре покидающих камеру конвекции

??_гt=М_Г•273,2/(22,4•Т_Г), (9.4)

?_гt =28,69•273,2/(22,4•(350+273,2))=0,56 кг/м³.

Высота газового тракта определяется принимаем равным h_Г=14,7 м

величины эффекта самотяги газового тракта

Р_Т = 9,81•h_r•(_в - _г), (9.5)

Р_Т = 9,81•14,7•(1,16 - 0,56)=87,0 Па.

9.3 Определяем величины для определения величины потери напора на преодоление местных сопротивлений

Принимаем скорость движения дымовых газов в газоходе, в сборнике газов и в дымовой трубе 8 м/с.

Массовая скорость дымовых газов при температуре, выходящих из камеры конвекции и= 8/0,56= 4,5 кг/(м²•с).

По литературе [9] берем значения коэффициентов местных сопротивлений: сужение из камеры конвекции в газоход - 0,3; шибер - 4; поворот на 90⁰ из газохода в сборник газов - 0,75; поворот на 90⁰ из сборника газов в дымовую трубу 1,2; выход газов из дымовой трубы 1,0.

Величина потери напора на преодоление местных сопротивлений (повороты, сужения, расширения, шиберы и т.д.)



, (9.6)

Р_м =130,0 Па.

9.4 Определяем величины для определения высоты дымовой трубы

Расход дымовых газов

G=?Ni•М_Г•В, (9.7)

G= 0,7757•28,69•0,919=20,45 кг/с,

Сечение дымовой трубы

S=G/и=24,4/4,5=4,56 м².

Диаметр дымовой трубы

D==2,41 м.

Принимаем D=2,4 м.

Задаемся температурой дымовых газов на выходе из трубы Т_ух=600К.

Плотность дымовых газов при средней температуре в трубе

?_гt=М_Г•273,2/(22,4•Т_ух), (9.8)

?_гt =28,69•273,2/(22,4•612,6)=0,57 кг/м³.



Массовая скорость дымовых газов при температуре, выходящих из дымовой трубы

и= 8/0,57= 4,6 кг/(м²•с).

Общие потери напора в газовом тракте за исключением скоростного напора в трубе

??Р=40+88,8+130,0-87,0=172 Па.

По литературным данным [9, c.396] определится коэффициент трения _т=0,014.

Высота дымовой трубы определится по уравнению (11.9)

, (9.9)

h_тр==31 м.

9.5 Поверочный расчет дымовой трубы

Расчеты динамической вязкости, теплопроводности и истинной теплоемкости дымовых газов сведем в таблицу 9.1.

таблица 9.1 - Расчеты динамической вязкости, теплопроводности и истинной теплоемкости дымовых газов

Компоненты					Cpi	Cpi x?i
CO2	28,06	0,1415	35,57	3,209	1,062	0,147
H2O	21,62	0,0883	49,64	5,262	2,089	0,139
N2	28,30	0,7295	47,21	34,801	1,070	0,770
Сумма		1,0267		46,607		1,131

Коэффициент динамической вязкости рассчитываем по уравнению

, (9.10)

=27,9•10^-6 кг/(м•с)

Коэффициент теплопроводности определяем по уравнению

=46,6•10^-6 кВт/(м•град)

Истинная теплоёмкость дымовых газов определяем по уравнению

=1,131 кДж/(кг•град)

параметр Прандтля определяем по уравнению

, (9.11)

Pr=0,678.



Определяем значение числа рейнольдса

, (9.12)

Re= 392810.

Определяем коэффициент теплоотдачи к стенке трубы

, (9.13)

=0,021•1,05•392810^0,8•0,678^0,43•46,7/2,4=0,0108 кВт/(м²•К)

Результаты расчетов средней молярной теплоемкости компонентов и уходящих из топки дымовых газов сведем в таблицу 9.2.

Таблица 9.2 - Результаты расчетов средней молярной теплоемкости компонентов и уходящих из топки дымовых газов

Компоненты	Cpmi, кДж/(кмоль•град.)	Ni•Cpmi
CO2	42,61	2,98
H2O	35,76	2,94
N2	29,50	16,87
Сумма		24,39

Количество тепла, теряемое через стенку трубы, определяется по уравнению

Q_ПОТ = B•G•C_pm•(t_г - t_ух), (9.14)

Q_ПОТ =0,919•24,39•(350- 327)=520 кВт.



Поверхность трубы

н_т=3,14•2,4•31=232 м.

Температура стенки трубы определим по уравнению

, (9.15)

=404 К

величина потерь тепла поверхностью дымовой трубы в окружающую среду

= 510 кВт.

температура уходящих дымовых газов определяется по формуле

=600,1 К.

Полученная температура совпадает с заданной менее чем на 0,1 %, поэтому пересчетов не делаем.



9.6 Потери напора от скоростного напора в дымовой трубе определятся по уравнениям

=0,18

=8 Па.

Общие потери напора в дымовой трубе

= 170+8=178 Па.

Так как общее сопротивление движению дымовых газов не превышает 300 Па, нет необходимости установки дымососа.

Размещено на Allbest.ru