Расчет Трубчатой Печи СГК-1

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

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

                                          ,  (71)

где - соответственно теплосодержание парожидкосной 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,

                                            .   (72)

                              (73) 
       где n_р – число радиантных труб, приходящихся на один поток.

      l_э – эквивалентная длина печного двойника,    [2];

                                                      ;                                         (74)

шт.;

 

                                  (75) 
;

 

Алгоритм расчета давления в начале участка испарения методом итераций:

 

1. Пусть
2. При 
3. средняя температура продукта на участке испарения, , ^оС:

;    (76)

4. Плотность сырья при средней температуре на участке испарения , кг/м³:

(77)              

            

 

5. теплосодержание сырья при температуре начала испарения, кДж/кг:

                                                                  (78)

6. Длина участка испарения l_И  по формуле (71) равна:

7. Рачетный коэффициент А определяется по формуле (69):

 

 

8. Рачетный коэффициент В определяется по формуле (70):

 

 

9. Давление в начале участка испарения рассчитывается по формуле (68):

Результаты итераций представлены в таблице 6.

 

Таблица 6 – Расчет давления в начале участка испарения методом итераций

Рзад, Па	t,	tср	ρср	q	l	A	B	Pрасч Па
800000,0000	260	307,5000	716,0000	638,5445	631,5953	227,3169	3450701,9483	1212674,2733
1212674,2733	290,1671	322,5836	706,3465	739,2825	432,1577	230,4235	5043175,2167	1011614,4982
1011614,4982	276,9292	315,9646	710,5827	694,2986	521,2152	229,0499	4181472,5062	1105537,5087
1105537,5087	283,4711	319,2355	708,4892	716,3748	477,5096	229,7267	4564195,0796	1060487,6938
1060487,6938	280,6555	317,8277	709,3902	706,8366	496,3929	229,4349	4390568,5796	1080183,1372
1080183,1372	281,8864	318,4432	708,9963	710,9998	488,1508	229,5624	4464700,3023	1071631,2332
1071631,2332	281,3520	318,1760	709,1674	709,1908	491,7322	229,5070	4432183,2508	1075355,5950
1075355,5950	281,5847	318,2924	709,0929	709,9784	490,1730	229,5311	4446281,6306	1073735,7322
1073735,7322	281,4835	318,2417	709,1253	709,6358	490,8512	229,5206	4440137,8816	1074440,6676
1074440,6676	281,5275	318,2638	709,1112	709,7849	490,5561	229,5252	4442809,2856	1074133,9675
1074133,9675	281,5084	318,2542	709,1173	709,7200	490,6845	229,5232	4441646,5983	1074267,4195
1074267,4195	281,5167	318,2584	709,1147	709,7482	490,6286	229,5241	4442152,4285	1074209,3543
1074209,3543	281,5131	318,2565	709,1158	709,7359	490,6529	229,5237	4441932,3257	1074234,6190
1074234,6190	281,5147	318,2573	709,1153	709,7413	490,6423	229,5238	4442028,0919	1074223,6262
1074223,6262	281,5140	318,2570	709,1155	709,7390	490,6469	229,5238	4441986,4228	1074228,4093
1074228,4093	281,5143	318,2571	709,1154	709,7400	490,6449	229,5238	4442004,5533	1074226,3281
1074226,3281	281,5141	318,2571	709,1155	709,7395	490,6458	229,5238	4441996,6646	1074227,2336

 

Таким образом, давление в начале участка испарения равно 

,

 Потери напора на  участке нагрева радиантных труб , Па:

                                                               

                                                (79)

 

где - коэффициент гидравлического сопротивления, [2];                 

       - эквивалентная длина участка нагрева радиантных труб по одному

               потоку,м.

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

       радиантных труб.

U – массовая скорость продукта в радиантных  трубах на один поток                           

 

                                            (80)

 

                                         ₍₈₁₎

 

;

 

(82)

 

 

Потери напора в конвекционных  трубах для одного потока:

                                          (83) 
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), U_k=U_н.                    

                                                ,                                                   (84)

                                                  (85) 
 

                                                (86) 

;

Определение статического напора в змеевике печи:

                                   ,                                                (87)

где - высоты камер радиации и конвекции соответственно, м:

- плотность продукта при средней  температуре змеевика, кг/м³;

                                                  (88) 
где - число труб расположенных в вертикальном ряду,

;

,

 

В разделе рассчитано общее гидравлическое сопротивление  змеевика печи. Давление на входе в  печь составляет 14,7571 атм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      2. 8  Упрощенный аэродинамический расчет дымовой трубы

 

Данный этап расчета  предназначен для определения стандартного диаметра и высоты дымовой трубы.

Общее сопротивление всего газового тракта определяется выражением

                                (89) 
где - разряжение в топочной камере,  [2];

- потери напора в камере  конвекции,  [2];

- потери напора в газоходе  на преодоление местных сопротивлений;

- потери напора на трение  в дымовой трубе.

                                                                                (90)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений (внезапное расширение (ξ₁), внезапное сужение (ξ₂), шибер или заслонка (ξ₃)), ξ₁ =0,02; ξ₂ = 0,04;    ξ₃= 4 ; 

, [1]

W – линейная скорость продуктов сгорания,   W=8 м/с , [2];

- плотность продуктов сгорания, кг/м³;

                                               ,                                                (91)

где - соответственно потери напора при входе в трубу и выходе из нее,

      потери  напора на трение при движение  газов в дымовой трубе:

                                                    (92) 
где - коэффициенты местных сопротивлений при входе в трубу и выходе из нее,     [1];

- плотность газов в трубе  при средней температуре, кг/м³;  

                                              ,                                               (93)

где - коэффициент гидравлического сопротивления, определяемый по формуле

Якимова.

                                                               ,                                                     (94)

Плотность продуктов  сгорания при нормальных условиях определяется уравнением

                                              ,                                                      (95)

где  - сумма масс продуктов сгорания на 1 кг топлива,  кг/кг;

- объемное количество продуктов  сгорания на 1 кг топлива, м³/кг:

                               ,                    (96)

.

.

Температура продуктов  сгорания на выходе из дымовой трубы  определяется разностью:

                                                ,                                                 (97)

.

Средняя температура  в дымовой трубе равна:

                                                                     

                                     (98) 

Плотность продуктов  сгорания при любой заданной температуре (Т) определяется выражением:

                                                     ;                                                (99)

Диаметр дымовой трубы  рассчитывается по формуле:

                                                  ,                                                 (100)

где – число дымовых труб, , [1];

V – объемный расход продуктов сгорания при t_ух, м³/с :

                                                   ,                                                  (101)

где В – часовой  расход топлива, кг/ч.

 

Из ряда стандартных значений выбирается диаметр дымовой трубы [1].

.

Высота дымовой трубы  может быть рассчитана методом итераций по уравнению                                 ,                                         (102)

где - плотность и температура воздуха, [1];

Па

Потери напора в газоходе на преодоление местных сопротивлений  находится по формуле (90):

Пусть h=40 м, тогда по формуле (93):

;

Общее сопротивление  всего газового тракта определяется по формуле  (89):

;

Таким образом, итерация продолжается и h=40,1093 м

Результаты итерационного  расчета представлены в табл.

№ итерации	hзад	∆Р2	∆Робщ	hрасч
1	40,0000	9,3363	206,9985	40,1044
2	40,1044	9,3607	207,0229	40,1091
3	40,1091	9,3618	207,0240	40,1093
4	40,1093	9,3618	207,0240	40,1093
5	40,1093	9,3618	207,0240	40,1093

 

Итак, полученная величина h равна 40,1093м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок     -  Схема дымовой трубы с естественной тягой, поясняющая аэродинамический расчет.

 

Заключение

В ходе работы был произведен выбор и расчет основных параметров трубчатой печи, режим работы которой определен в задании на курсовое проектирование.

В первом разделе был произведен расчет процесса горения топлива (мазута), он показал, что для полного сгорания одного кг топлива необходимо 13,1347 кг воздуха.

Далее была рассчитана полная тепловая нагрузка печи, т.е количество тепла, воспринимаемое сырьем в      печи, =27,6046 Гкал/ч , в соответствии с которой был выбран по каталогу трубчатых печей типоразмер СКГ1 615/15,5 теплопроизводительности 28,7 Гкал/ч

Необходимо отметить, что важнейшим показателем работы трубчатых печей является теплонапряженность поверхности нагрева радиантных труб, т.е количества тепла, переданного через единицу поверхности в единицу времени в камере радиации. В результате расчетов, это значение составило q_p= 27280,8888 ккал/(м²ч), что меньше допустимой q_доп=35000 ккал/(м²ч), превышение которой влечет увеличение температуры дымовых газов, покидающих топку, а следовательно, и увеличения поверхности конвекционных труб, так же увеличатся потери тепла с уходящими газами, а значит и снизится к.п.д. печи и увеличится расход топлива, и в итоге – увеличение общей стоимости печи и удельных затрат на радиантные трубы. Эффективность камеры радиации составляет 77,9454%.

То есть рассчитанная теплонапряженность поверхности нагрева  радиантных труб обеспечивает эффективную передачу заданного количества тепла.

Не менее важным показателем  работы трубчатых печей является теплонапряженность поверхности нагрева конвекционных труб, т.е количества тепла, переданного через единицу поверхности в единицу времени в камере конвекции. В данной работе это значение (Q_HK) равно 11404,1633 Вт/м² , что находится в допустимых пределах _{, следовательно, можно говорить о хорошей эффективности работы камеры конвекции.}

Эффективность камеры конвекции  составляет 81,7151%.

Коэффициент полезного  действия печи (то есть величина, характеризующая  полезно используемую часть тепла, выделенную при сгорании топлива) равен η=85,40%.

          Так же был составлен тепловой баланс трубчатой печи (к одному часу сжигания одного кг топлива): = кДж/кг.