Расчет трубчатой печи

    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];                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       

    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];