Расчет Трубчатой Печи СГК-1

                     Ций

 

 

 

№	Тзад	Тмах	Iмах	I	μ	q	θ	qpk	Tрасч
1	1100	2400,3828	54950,6726	19149,5321	0,7163	27457,2365	550,2792	4791,2656	1110,9909
2	1110,9909	2397,6996	54872,5493	19429,0048	0,7099	27211,1003	549,9674	4914,7204	1106,6320
3	1106,6320	2398,7748	54903,8514	19317,9790	0,7125	27309,0369	550,0914	4865,6793	1108,3716
4	1108,3716	2398,3534	54891,5831	19362,2030	0,7114	27270,0869	550,0421	4885,2375	1107,6801
5	1107,6801	2398,5209	54896,4591	19344,6217	0,7118	27285,5737	550,0617	4877,4610	1107,9552
6	1107,9552	2398,4543	54894,5192	19351,6158	0,7117	27279,4132	550,0539	4880,5544	1107,8457
7	1107,8457	2398,4808	54895,2907	19348,8342	0,7117	27281,8633	550,0570	4879,3241	1107,8893
8	1107,8893	2398,4702	54894,9838	19349,9405	0,7117	27280,8888	550,0558	4879,8134	1107,8720

 

Таким образом, рассчитанная величина

Количество тепла, переданное продукту в камере радиации:

                                                                      ;                                            (38)

В результате расчетов была найдена фактическая теплонапряженность q_p=27280,8888 ккал/(м²ч), сравнение которой с допустимой теплонапряженностью q_pдоп=35000 ккал/(м²ч) позволяет оценить эффективность камеры радиации трубчатой печи типа СКГ1     

Тот факт, что q_p<q_pдоп, свидетельствует о правильности выбора печи.

Эффективность камеры радиации составляет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5  Расчет диаметра печных труб

 

     В данном пункте по результатам расчета выбираются стандартные размеры труб (диаметр, толщина и шаг). При этом используется следующий алгоритм расчета.

     Определяется объемный расход нагреваемого продукта, м³/с:

,      (39)

     где G_с– производительность печи по сырью, т/сут;

    – плотность продукта при средней температуре t_ср, кг/м³.

,   (40)

.

.

Площадь поперечного  сечения трубы определяется уравнением:

,    (41)

где n – число потоков, n=2 [1];

      W – допустимая линейная скорость продукта, W=2,0 м/с [1];

      d_вн – расчетный внутренний диаметр трубы, м.

Из уравнения (41)  рассчитывается внутренний диаметр трубы:

, (42)

Округляя значение расчетного диаметра трубы, учитывая толщину стенки, и выбирая в соответствие с  этим остальные размеры труб, получим:

d_нар= 0,152м, d_вн= 0,152-2·0,008= 0,136м;

Фактическая скорость движения потока, м/с:

_{WФ= 4·V/(n·π·d² вн), (43)}

Фактическая скорость оказалась  меньше расчетной вследствие округления диаметра трубы в большую сторону.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6  Расчет камеры конвекции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                  

 

Рисунок 4 – Схема расположения труб в камере конвекции.

 

     Целью данного этапа является расчет поверхности конвекционных труб и проведение анализа эффективности работы камеры конвекции.

     Поверхность конвекционных  труб определяется по уравнению

                                                  (44)

 

 

 где Q_к – количество тепла, воспринятое конвекционными трубами, Вт;

 К – коэффициент  теплопередачи от дымовых газов к нагреваемому продукту, ;

- средняя разность температур, К.

                                            ,                                                       (45)

     Средняя  разность температур определяется  по уравнению:

                                            ,                                                    (46)

    где , - соответственно большая и меньшая разность температур, ^оС;

                                                       _{,                                                          (47)}

                                                                                                                 ₍₄₈₎

      - температура продукта на выходе из камеры конвекции, находится путем решения квадратичного уравнения, предварительно определив теплосодержание продукта при этой температуре:

                                          ;                                                   (49)

Уравнение (29) запишем в виде:

                                  ;                                                                 (50)

где a, b, с – коэффициенты уравнения. а=0,000405, b=0,403; [1]                              

                                           ,                                    (51)

=110,7865

Таким образом:  

Решению уравнения удовлетворяет  значение только одного корня, второй корень не имеет физического смысла, так как принимает отрицательное значение.

                                           ;                                                  (52)

 ^оС.

Схема теплообмена выглядит следующим образом:

                        t_п=1107,8893 ^oC                 t_ух=270 ^оС

 

                         t_к=224,3305 ^оС                 t₁=130 ^oC    

 

Рисунок 4 – Схема теплообмена 

;

.

Коэффициент теплопередачи  в камере конвекции рассчитывается по уравнению

                               (53)     
где , , - соответственно коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке,

конвекцией, излучением  трехатомных газов, Вт/(м² К).

 определяется по эмпирическому уравнению Нельсона:

                                                                     (54)

       где - средняя температура дымовых газов в камере конвекции, К.

                                                           ,                                           (55) .

;

  Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке конвекцией  трехатомных газов :

                                                       ,                                           (56)

          где Е – коэффициент, зависящий от свойств топочных газов, Е=21.6045 при ,  [1];

        U – массовая скорость движения газов, ;

        d – наружный диаметр труб, м.

     Массовая  скорость движения газов определяется по формуле

                                                  

                                                    (57)

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

                                           ,                                     (58)

           где n – число труб в одном горизонтальном ряду, n=4, [1];

                 d – наружный диаметр труб, м;

       S₁ – расстояние между осями труб в горизонтальном ряду,   м[1];

        – рабочая длина конвекционных труб, =15,5 м [3];

      - характерный размер для камеры конвекции, м.

                             

                                                                                                                             ₍₅₉₎

;

  ; 

Н_к=32164238,7024/(35,6521*319,8733)=783,2235 м²

         

, (60)

 

Тогда фактическая поверхность  нагрева будет равна:

; (61)

Число труб по вертикали:

; (62)

 шт.

Высота пучка труб в камере конвекции, м:

, (63)

         где - расстояние между горизонтальными рядами труб,м.

;    (64)

.

.

Средняя теплонапряженность камеры конвекции равна

, (65)

Таким образом, в данном разделе рассчитана средняя теплонапряженность   количество труб в камере конвекции N_к=108 и высота трубного пучка h_к=6,1921 м.

Значение фактической теплонапряженности Q_НК входит в интервал допустимых величин теплонапряженности [1], значит печь подобрана правильно.

Эффективность камеры конвекции  составляет:

         

      2.7  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:

                       (66)

где Р_К – давление сырья на выходе из змеевика печи;

      - потери напора на участке испарения, участке нагрева радиантных

       труб, в конвекционных трубах соответственно, Па;

- статический напор,Па.

Потери напора на участке  испарения:

,  (67)

 где Р_Н – давление в начале участка испарения, рассчитываемое методом

        последовательного приближения (метод Бакланова.)

 рассчитывается по формуле:

                         (68) 
где А и В – расчетные коэффициенты;

        l_И – длина участка испарения, м.

                                      (69)

                                                                    

                                        (70)

 

где - коэффициент гидравлического сопротивления, для атмосферных печей [2];