Расчет Трубчатой Печи СГК-1

кДж/ч.

Определение полной тепловой нагрузки печи:

; (30)

 кДж/ч.=27,6046 Гкал/ч.

Часовой расход топлива  рассчитывается по формуле:

; (31)

 кг/ч.

Таким образом, были рассчитаны:

- коэффициент полезного действия трубчатой печи ,

- полезная тепловая нагрузка печи =98698180,3680 кДж/ч

- часовой расход топлива В=2295,5179 кг/ч необходимый для работы печи в

заданном режиме, с  учетом потерь тепла в окружающую среду через 

неплотности и с уходящими  дымовыми газами.

 

 

Коэффициент полезного действия удовлетворяет пределу значений КПД для    трубчатых печей (от 0,65 до 0,86).

Обычно температуру уходящих из печи дымовых газов рекомендуется  принимать на 100-150°С выше температуры  сырья, поступающего в конвекционную часть печи. В данной работе температура уходящих газов на 140°С выше и равна = 270 °С. Данная температура выше 250 °С, что обеспечивает нормальную работу печи.

Разность температуры сырья, поступающего в камеру конвекции намного больше температуры отходящих дымовых газов, это способствует более эффективной передаче тепла в камере конвекции и, следовательно, требуется меньшая поверхность конвекционных труб.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Выбор типоразмера трубчатой печи и горелки

 

Выбор типоразмера трубчатой  печи осуществляется по каталогу [3] в зависимости от ее назначения, теплопроизводительности, вида топлива.

Так как из задания  известно, что топливом является газ, а в ходе расчетов стала известна теплопроизводительность Q_т =27,6046 Гкал/ч, то по каталогу выбираем печь типа СКГ1_. 615/15,5

Печь —  свободного вертикально-факельного сжигания комбинированного топлива, коробчатая, с горизонтальным расположением труб змеевика в одной камере радиации. Горелки типа  ГГМ-5 или ГП расположены в один ряд в поду печи. На каждой боковой стороне камеры радиации установлены однорядные настенные трубные экраны, которые облучаются рядом вертикальных факелов. Трубный экран может быть однорядным   и   двухрядным стенным.

   При изменении теплопроизводительности горелок практически не меняется характер эпюры подводимых тепловых потоков на трубный экран.

Так как в  печи сжигается комбинированное топливо, на печи предусмотрен газосборник, через который газы сгорания отводятся в отдельно стоящую дымовую трубу.

   Таблица 1 – Техническая характеристика печи типа  СКГ1

Радиантные трубы:    поверхность нагрева,  м2 рабочая длина, м Теплопроизводительность(при  среднедопускаемом теплонапряжении радиантных труб 40,6 кВт/ м2   (35 ), МВт (Гкал/ч)  Габаритные размеры (с площадками  для обслуживания), м:    длина L    ширина    высота Масса, т:    металла  печи (без змеевика)    футеровки

615 15,5 33,3 (28,7)         21,52 6 22   97,6 169

       В соответствии с сжигаемым топливом – газ, подбираем по каталогу [5] горелку ГГМ-5 (ТУ 26-02-68-78).

                                      

Краткая характеристика горелки ГГМ-5

 

Предназначена для раздельного и совместного сжигания жидкого и газообразного топлива в трубчатых печах типов СКГ1, СКВ и СЦВ4 со свободным факелом при поступлении воздуха, необходимого для сгорания топлива, инжекцией активными газовыми и парожидкостными струями, а также за счет разрежения в топочном пространстве печи. 

Газовая горелка расположена  на внешней части корпуса горелки. Представляет собой систему, состоящую из газового кольцевого коллектора, на верхней дисковой части которого имеются 16 резьбовых отверстий для установки газовых сопл с паронитовыми прокладками. Соосно с соплами на расстоянии 60 мм от коллектора расположены 16 газовых инжекционных смесителей, соединенных сваркой с корпусом и наружной обечайкой. Газовая часть горелки имеет автономный регулятор воздуха. 

 

Таблица 2 – Техническая характеристика горелки ГГМ-5

Тепловая мощность, Qгорелки (номинальная), МВт (Гкал/ч): Производительность при сжигании   Давление перед горелкой в диапазоне рабочего регулирования, МПа   Коэффициент избытка  воздуха при нормальной тепловой мощности   Габаритные размеры, мм   Масса, кг

5,8 (5,0) 320     0,012-0,3     1,05   440х440х660   30,05

 

Число горелок, шт:

n= шт

 

 

 

 

 

 

 

 

                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Упрощенный расчет камеры радиации

                         

Трубчатая печь имеет камеры радиации и конвекции. В камере радиации (топочная камера), где сжигается топливо, размещена радиантная поверхность (экран), поглощающая тепло в основном за счет радиации.

    В камере конвекции расположены трубы, воспринимающие тепло главным образом путем конвекции — при соприкосновении дымовых газов с поверхностью нагрева.

    Сырье  последовательно проходит через  конвекционные и радиантные трубы и поглощает тепло; обычно радиантная поверхность воспринимает большую часть тепла, выделяемого при сгорании топлива.

 Упрощенный расчет камеры радиации заключается в определении температуры продуктов сгорания, покидающих топку, и фактической теплонапряженности поверхности радиантных труб.

Температуру продуктов сгорания ( ) находят методом итераций, используя уравнение

           

              (32)

 

где - теплонапряженность поверхности радиантных труб (фактическая) и приходящаяся на долю свободной конвекции, кДж/м²ч; 

          - отношение поверхностей, зависящее от типа печи, от вида и способа сжигания топлива;  [2], стр.469.

- средняя температура наружной  стенки радиантных труб, К;

- коэффициент для топок со  свободным факелом  [1];

- коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, [1]

Алгоритм расчета температуры  продуктов сгорания методом итераций:

1. Пусть температура продуктов сгорания К.
2. Определение теплоемкостей при выбранной температуре дымовых газов:

 

Таблица 3 – Зависимость  средней массовой темпоемкости газов  при 

                      постоянном давлении с_Р [кДж/кг∙К] от абсолютной           

                      температуры Т=1100К

Вещество	Теплоемкость сР, кДж/кг∙К
Углекислый газ	1,0902
Вода	2,0847
Кислород	1,0182
Азот	1,0886
Оксид серы	0,7653

3. Определение максимальной температуры продуктов сгорания:

                                              _{,                                                 (33)}

     _{где – То – приведенная температура, То=313 К, [1];}

               η_т  – КПД топки;  η_т =0,96, [1];

                       _{–  количества газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива и                      теплоемкости продуктов сгорания, определяющиеся в программе на каждой итерации при  Тп;}          

Таблица 4 – Зависимость средней массовой темпоемкости газов при

                      постоянном давлении с_Р [кДж/кг∙К] от абсолютной

                      температуры Т=2400,3828 К

Вещество	Теплоемкость сР, кДж/кг∙К
Углекислый газ	1,2433
Вода	2,4745
Кислород	1,1054
Азот	1,1870
Оксид серы	0,8647

4. Определение теплосодержания продуктов сгорания (I, I_Тmax, I_Тух) при всех температурах (Т_п,Т_max,Т_ух) по формуле 25:

      

5. Определение коэффициента прямой отдачи:

                                                                                                     ₍₃₄₎

6. Определение фактической теплонапряженности радиантных труб q_Р, ккал/(м²∙ч):

                                                   _{,                                                        (35)}

где Н_р –поверхность нагрева радиантных труб, м²;

7. Определение температуры наружной стенки экрана θ,К:

                  ,     (36)

  где  ^_-- коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому продукту,    

             

       – толщина стенки трубы, ;

       –коэффициент теплопроводности трубы, ;

        t_ср – средняя температура нагреваемого продукта.

Для жидких топлив

 

8. Определение теплонапряженности свободной конвекции q_рк, кДж/м²∙ч:

                                          (37)

 

9. Определение температуры продуктов сгорания Т_п, К по формуле (32):

 

 

Итак, расчетная величина не совпадает  с заданной, значит расчет возобновляется. Значение Т_п для последующей итерации принимают рассчитанное значение Т_п в предыдущей итерации.

Для последней итерации:

1.Пусть температура продуктов сгорания К.

2.Определение теплоемкостей при выбранной температуре дымовых газов:

 

Таблица 5 – Зависимость средней массовой темпоемкости газов при

                      постоянном давлении с_Р [кДж/кг∙К] от абсолютной           

                      температуры Т=1107,8893К

Вещество	Теплоемкость сР, кДж/кг∙К
Углекислый газ	1,0919
Вода	2,0873
Кислород	1,0191
Азот	1,0893
Оксид серы	0,7662

3.Определение максимальной температуры продуктов сгорания:

                                             

Таблица 6 – Зависимость средней массовой темпоемкости газов при

                      постоянном давлении с_Р [кДж/кг∙К] от абсолютной

                      температуры Т=2398,4702 К

Вещество	Теплоемкость сР, кДж/кг∙К
Углекислый газ	1,2431
Вода	2,4741
Кислород	1,1053
Азот	1,1869
Оксид серы	0,8646

4.Определение теплосодержания продуктов сгорания (I, I_Тmax, I_Тух) при всех температурах (Т_п,Т_max,Т_ух) по формуле 25:

      

5.Определение коэффициента прямой отдачи:

                                                                                                    

6.Определение фактической теплонапряженности радиантных труб q_Р, ккал/(м²∙ч):

                                              

7.Определение температуры наружной стенки экрана θ,К:

          

8.Определение теплонапряженности свободной конвекции q_рк, кДж/м²∙ч:

                                         

 

 

9.Определение температуры продуктов сгорания Т_п, К по формуле (32):

 

 

 

Результаты итераций представлены в таблице 5.

Таблица 5– Расчет температуры  продуктов, покидающих топку, методом  итера-