124506 (Технологический расчет трубчатой печи), страница 3
Описание файла
Документ из архива "Технологический расчет трубчатой печи", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "промышленность, производство" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "промышленность, производство" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "124506"
Текст 3 страницы из документа "124506"
Рис.2. Трубчатая печь типа СКГ1:
1 – лестничные площадки; 2 – змеевик; 3 – каркас; 4 – футеровка; 5 – горелки.
Вывод: при выборе типоразмера печи учитывалось условие наибольшего приближения, т.е. из всех типоразмеров с теплопроизводительностью, большей расчетной, выбирали тот, у которого она минимальна (с небольшим запасом).
2.4 Упрощенный расчет камеры радиации
Цель этого этапа расчета: определение температуры продуктов сгорания, покидающих топку, и фактической теплонапряженности поверхности радиантных труб.
Температуру продуктов сгорания, покидающих топку, находим методом последовательного приближения (метод итераций), используя уравнение:
,
где qр и qрк – теплонапряженность поверхности радиантных труб (фактическая) и приходящаяся на долю свободной конвекции, ккал/м2ч;
Hр – поверхность нагрева радиантных труб, м2 (см. табл.2);
Hр /Hs – отношение поверхностей, зависящее от типа печи, от вида и способа сжигания топлива; принимаем Hр /Hs = 3,05 [2, с.17];
– средняя температура наружной стенки радиантных труб, К;
– коэффициент, для топок со свободным факелом = 1,2 [2, с.42];
Сs = 4,96 ккал/м2чК – коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела.
Суть расчета методом итераций заключается в том, что мы задаемся температурой продуктов сгорания Тп, которая находится в пределах 10001200 К, и при этой температуре определяем все параметры, входящие в уравнение для расчета Тп. Далее по этому уравнению вычисляется Тп и сравнивается полученное значение с ранее принятым. Если они не совпадают, то расчет возобновляется с принятием Тп, равной рассчитанной в предыдущей итерации. Расчет продолжается до тех пор, пока заданное и рассчитанное значения Тп не совпадут с достаточной точностью.
Для первой итерации принимаем Тп = 1000 К.
Средние массовые теплоемкости газов при данной температуре, кДж/кгК:
;
;
;
;
.
Теплосодержание продуктов сгорания при температуре Тп = 1000 К:
;
кДж/кг.
Максимальная температура продуктов сгорания определяется по формуле:
,
где Т0 – приведенная температура продуктов сгорания; Т0 = 313 К [2, с.15];
т = 0,96 – к.п.д. топки;
К.
Средние массовые теплоемкости газов при температуре Тmax, кДж/кгК:
;
;
;
;
.
Теплосодержание продуктов сгорания при температуре Тmах:
;
кДж/кг.
Теплосодержание продуктов сгорания при температуре Тух.:
кДж/кг.
Коэффициент прямой отдачи:
.
Фактическая теплонапряженность поверхности радиантных труб:
ккал/м2ч.
Температура наружной стенки экрана вычисляется по формуле:
,
где 2 = 6001000 ккал/м2чК – коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому продукту; принимаем 2 = 800 ккал/м2чК;
– толщина стенки трубы, = 0,008 м (2, табл.5);
= 30 ккал/мчК – коэффициент теплопроводности стенки трубы;
зол. / зол. – отношение толщины к коэффициенту теплопроводности зольных отложений; для жидких топлив зол. / зол. = 0,002 м2чК/ккал (2, с.43);
0С – средняя температура нагреваемого продукта;
К.
Теплонапряженность поверхности радиантных труб, приходящаяся на долю свободной конвекции:
;
ккал/м2ч.
Итак, температура продуктов сгорания, покидающих топку:
К.
Как видим, рассчитанная Тп не совпадает со значением, принятым в начале расчета, следовательно расчет повторяем, принимая Тп = 1062,47 К.
Результаты расчетов представлены в виде таблицы.
Таблица 3.
№ итерации | I, | Тmах,К | Imax, | | | ,К | | Тп,К |
2 | 16978,0 | 2197,5 | 45574,6 | 0,6952 | 24467,9 | 599,1 | 3870,3 | 1038,43 |
3 | 16415,4 | 2202,7 | 45712,2 | 0,7108 | 25016,9 | 601,0 | 3601,1 | 1046,12 |
4 | 16638,2 | 2200,7 | 45658,0 | 0,7046 | 24798,7 | 600,2 | 3707,5 | 1045,81 |
Рассчитываем количество тепла, переданное продукту в камере радиации:
;
кДж/ч.
Рис.3. Схема камеры радиации трубчатой печи:
I – сырье (ввод); II – сырье (выход); III – продукты сгорания топлива; IV - топливо и воздух.
Выводы: 1) рассчитали температуру продуктов сгорания, покидающих топку, при помощи метода последовательного приближения; ее значение Тп = 1045,81 К;
2) фактическая теплонапряженность поверхности радиантных труб при этом составила qр = 24798,7 ккал/м2ч;
3) сравнивая полученное значение фактической теплонапряженности с допускаемым для данной печи qдоп.= 35 Мкал/м2ч (см. табл.2), можно сказать, что наша печь работает с недогрузкой.
2.5 Расчет диаметра печных труб
Цель этапа: по результатам расчета выбрать стандартные размеры труб (диаметр, толщину и шаг).
Объемный расход нагреваемого продукта рассчитывается по формуле:
,
где Gс – производительность печи по сырью, т/сут.;
t – плотность продукта при средней температуре, кг/м3;
,
где - температурная поправка;
;
кг/м3.
Подставляя, получим:
м3/с.
Площадь поперечного сечения трубы определяется уравнением:
,
где n = 2 – число потоков;
W – допустимая линейная скорость продукта, W = 2 м/с [2, с.19];
dвн – расчетный внутренний диаметр трубы, м.
Из этого уравнения находим:
м.
Из стандартных значений [2, табл.5] выбираем диаметр трубы м.
Таблица 4.
Характеристики печных труб и фитингов.
Диаметр трубы, м | Толщина стенки трубы, м | Шаг между осями труб, м | |
Фитинги | Ретурбенты | ||
0,152 | 0,008 | 0,275 | 0,301 |
Определяем фактическую линейную скорость нагреваемого продукта:
м/с.
Вывод: на данном этапе расчета вычислили диаметр печных труб, по нему выбрали стандартный диаметр, толщину и шаг труб, и, исходя из стандартного диаметра, рассчитали фактическую линейную скорость нагреваемого продукта.
2.6 Расчет камеры конвекции
Цель данного этапа: расчет поверхности конвекционных труб и проведение анализа эффективности работы камеры конвекции.
Поверхность конвекционных труб определяется по уравнению:
,
где Qк – количество тепла, воспринятое конвекционными трубами;
K – коэффициент теплопередачи от дымовых газов к нагреваемому продукту;
tср – средняя разность температур.
кДж/ч.
Средняя разность температур определяется по формуле:
,
где ,
– соответственно большая и меньшая разности температур;
tк – температура продукта на выходе из камеры конвекции, которая находится путем решения квадратичного уравнения вида:
,
где а = 0,000405; b = 0,403; с – соответственно коэффициенты уравнения.
Коэффициент с вычисляется следующим образом:
,
где – теплосодержание продукта при температуре tк:
кДж/кг;
.
Решению квадратичного уравнения удовлетворяет только значение одного корня, так как второй корень, принимающий отрицательное значение, не имеет физического смысла:
0С.
Находим большую, меньшую и среднюю разности температур:
0С;
0С;
0С.
Коэффициент теплопередачи в камере конвекции определяется уравнением:
,
где 1, к, р – соответственно коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке, конвекцией, излучением трехатомных газов.
р определяют по эмпирическому уравнению Нельсона:
,
где tср – средняя температура дымовых газов в камере конвекции:
К;
Вт/м2град.
к определяется следующим образом:
,
где Е – коэффициент, зависящий от свойств топочных газов, значение которого определяем методом линейной интерполяции, используя табличные данные зависимости его от tср; принимаем Е = 21,248 [2, табл.4];
d – наружный диаметр труб:
м;
U – массовая скорость движения газов, определяемая по формуле:
,
где В – часовой расход топлива, кг/ч;
G – количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 кг топлива, кг/кг;
f – свободное сечение прохода дымовых газов в камере конвекции:
,
где n = 2 – число труб в одном горизонтальном ряду;
S1 – расстояние между осями этих труб; S1 = 0,275 м (см. табл.4);
lр – рабочая длина конвекционных труб; lр = 18 м (см. табл.2);
а - характерный размер для камеры конвекции:
м.
м2.
Рассчитываем массовую скорость движения газов:
кг/м2с.
Коэффициент теплоотдачи конвекцией:
Вт/м2град.
Коэффициент теплопередачи от дымовых газов к нагреваемому продукту:
Вт/м2град.
Рис.4. Схема расположения
Таким образом, поверхность конвекционных труб:
м2.
Определяем число труб в камере конвекции:
шт.
Число труб по вертикали:
шт.
Высота пучка труб в камере конвекции определяется по формуле:
, труб в камере конвекции.