Технологический расчет трубчатой печи (стр. 6 из 7)

Теплосодержание сырья при температуре начала испарения:

кДж/кг.

Длина участка испарения:

м.

Средняя температура продукта на участке испарения:

⁰С.

Его плотность при этой температуре:

кг/м³.

Расчетные коэффициенты:

;

.

Давление в начале участка испарения:

МПа.

Так как рассчитанное Р_н не совпадает со значением, принятым ранее, то расчет необходимо повторить, задавшись Р_н = 0,994 МПа = 9,94 ата. И так до тех пор, пока не будет достигнута необходимая точность.

Результаты дальнейших расчетов представим в виде таблицы.

Таблица 5.

№ итерации	tн, 0С	, кДж/кг	lи, м	tср.и., 0C	, кг/м3	А	В	Рн, МПа
2	276,0	625,736	599,46	313,00	712,48	163,617	2,537×106	0,974
3	274,5	621,600	607,34	312,25	712,96	163,507	2,504×106	0,980
4	275,0	622,978	604,71	312,5	712,80	163,544	2,515×106	0,978

Теперь можем рассчитать потери напора на участке испарения:

МПа.

Далее рассчитываем потери напора на участке нагрева радиантных труб:

,

где l₂ – коэффициент гидравлического сопротивления для участка нагрева; принимаем l₂ = 0,033 [1, с.483];

l_н – эквивалентная длина участка нагрева радиантных труб по одному потоку:

м;

r_ж – плотность продукта при средней температуре (t_ср.) на участке нагрева радиантных труб:

⁰С;

кг/м³;

U – массовая скорость продукта в радиантных и в конвекционных трубах (в случае одинакового размера труб) на один поток:

кг/м²×с;

МПа.

Рассчитываем потери напора в конвекционных трубах для одного потока:

,

где U_к – массовая скорость продукта в конвекционных трубах:

U_к = U = 605,924 кг/м²×с;

r_ж – плотность продукта при средней температуре в конвекционных трубах:

⁰С;

кг/м³;

l_к – эквивалентная длина конвекционных труб:

,

где n_к – число конвекционных труб в одном потоке:

шт.;

м;

МПа.

Статический напор в змеевике печи рассчитывается по формуле:

,

где h_т – высота камеры радиации:

;

м;

h_к – высота камеры конвекции (рассчитана ранее): h_к = 7,616 м;

r_ж – плотность продукта при средней температуре:

⁰С;

кг/м³;

МПа.

Подставляя полученные данные, определяем давление сырья на входе в печь:

МПа.

Рис.6. Схема к гидравлическому расчету змеевика трубчатой печи.

Выводы: 1) на данном этапе рассчитали давление сырья на входе в змеевик печи путем прибавления к давлению на выходе потерь напора, определяемых отдельно для каждого из трех участков змеевика (конвекционные трубы, участок нагрева и участок испарения радиантных труб), а также статического напора;

2) по результатам расчетов значение его составляет Р₀ = 1,17 МПа и значительно превышает давление на выходе из змеевика (почти в 8 раз), что является характерным для печей с двухфазным режимом, и объясняется в основном большими потерями напора на участке испарения радиантных труб.

2.8 Упрощенный аэродинамический расчет дымовой трубы

Цель расчета: определение стандартного диаметра и высоты дымовой трубы.

Общее сопротивление всего газового тракта определяется выражением:

,

где DР_р, DР_к – соответственно разряжение в топочной камере и потери напора в камере конвекции; принимаем DР_р = 40 Па [1, с.487], DР_к = 80 Па [1, с.488];

DР_м.с. – потери напора в газоходе на преодоление местных сопротивлений;

DР_тр. – потери напора на трение в дымовой трубе.

,

где

– сумма коэффициентов местных сопротивлений; принимаем = 4,06 [2, с.23];

W – линейная скорость продуктов сгорания; принимаем W = 8 м/с [1, с.488];

– плотность продуктов сгорания при температуре Т_ух..

Плотность продуктов сгорания при нормальных условиях:

,

где

– сумма масс продуктов сгорания на 1 кг топлива;

– объемное количество продуктов сгорания на 1 кг топлива:

,

где m_i, M_i – соответственные массы и молекулярные массы газовых компонентов в продуктах сгорания;

м³/кг;

кг/ м³.

Плотность продуктов сгорания при температуре Т_ух. = 533 К:

кг/ м³.

Итак, потери напора в газоходе на преодоление местных сопротивлений:

Па.

Потери напора на трение в дымовой трубе определяются по формуле:

,

где

– соответственно потери напора при входе в трубу и выходе из нее, потери напора на трение при движении газов в дымовой трубе.

,

где x_вх., x_вых. – коэффициенты местных сопротивлений при входе в трубу и выходе из нее; принимаем (x_вх. + x_вых.) = 1,3 [2, с.24];

r_ср.т. – плотность газов в трубе при средней температуре Т_ср.т.:

,

где Т_вых. – температура продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы:

К;

К;

кг/ м³;

Па.

Потери напора на трение при движении газов в дымовой трубе:

,