- •«Технологический расчёт реакционного змеевика трубчатой печи градиентного типа»
- •Оглавление Описание технологической схемы установки
- •Описание проектируемого аппарата
- •Технологический расчёт аппарата и обоснование основных размеров
- •1. Исходные данные
- •2. Расчет процесса горения
- •3. Состав сырья и пирогаза
- •4. Конечная температура реакции
- •5. Тепловая нагрузка печи, ее к.П.Д. И расход топлива
- •6. Определение температуры дымовых газов, покидающих радиантную камеру
- •7. Поверхность нагрева реакционного змеевика (экранных труб)
- •8. Время пребывания парогазовой смеси в реакционном змеевике
- •9. Потери напора в реакционном (радиантном) змеевике печи
- •10. Размер камеры радиации
- •Список используемой литературы
6. Определение температуры дымовых газов, покидающих радиантную камеру
Из уравнения теплового баланса топки:
Qp = B (–)
где – к.п.д. топки, равный= 1 – 0,05= 0,95) найдем энтальпию уходящих из нее дымовых газов:
27826 кДж/кг
По графику q – Т этой энтальпии на рис.2 соответствует температура Tп = 1421 К.
7. Поверхность нагрева реакционного змеевика (экранных труб)
Определим поверхность нагрева реакционного змеевика по формуле:
где – средняя теплонапряженность поверхности нагрева экранных труб. кВт/м2.
Величина средней теплонапряженности поверхности экранных реакционных труб в печах современных конструкций принимается равной 34,7 – 37,2 кВт/м2 .
Считая, что = 34,2 кВт/м2 , получим:
м2
Принимая диаметр труб dн = 0,10 м и толщину стенок 0,008 м, находим общую рабочую длину труб:
Lp = =м
Число параллельных потоков m сырья в печи не рекомендуется принимать больше 3. Для проектируемой печи принято m=3. Рабочая длина труб в одном потоке:
L’p = =
Выбираем рабочую длину одной трубы lт = 13,5 м. тогда число труб в одном потоке реакционного змеевика составит:
N’p = =
При полной длине одной трубы l’т = 13 м общая длина труб в одном потоке:
L’’p = N’p l’т=1315=195 м.
8. Время пребывания парогазовой смеси в реакционном змеевике
Определим время пребывания смеси в реакционном змеевике по уравнению:
Где - средняя линейная скорость газа в реакционном змеевике, м/с.
Для определения величинысделаем предварительные вычисления.
Массовая скорость парогазовой смеси в реакционном змеевике:
кг/(м2с)
На основании литературных данных [2, с.57] перепад давления ΔPp в реакционном (радиантном) змеевике равен 245000 – 343000 Па.
Давление Pк на выходе из реактора в большинстве случаев равно 127000 – 196000 Па.
Примем ΔPp = 343000 Па и Pк = 179000 Па. Тогда давление в начале змеевика будет равно:
Pн = Pк + ΔPp = 179000+343000=522000 Па.
Плотность парогазовой смеси в начале реакционного змеевика:
а) при нормальных условиях
где - средняя молекулярная масса парогазовой смеси на входе в змеевик печи (в начале реакционного змеевика она будет такой же, поскольку реакция пиролиза еще не началась).
б) при
Плотность парогазовой смеси в конце реакционного змеевика:
а) при нормальных условиях
где - средняя молекулярная масса парогазовой смеси на выходе из реакционного змеевика.
б) при
Средняя плотность смеси в реакционном змеевике:
Линейная скорость парогазовой смеси:
а) в начале реакционного змеевика
б) в конце реакционного змеевика
в) средняя скорость
Подставив в формулу числовые значения величин, получим:
Полученная величина не превышает ранее принятого значения , поэтому пересчета не делаем.
9. Потери напора в реакционном (радиантном) змеевике печи
Выше была принята величина потерь напора в реакционном змеевике печи Па. Проверим правильность принятия величины, вычислив ее значение по формуле:
где λ – коэффициент гидравлического сопротивления; - эквивалентная длина труб одного потока радиантного змеевика, м.
Для определения величины коэффициента гидравлического сопротивления подсчитаем числовое значение критерия Рейнольдса:
где - кинетическая вязкость парогазовой смеси в реакционном змеевике,.
Предварительно определим необходимые для расчета среднюю температуру парогазовой смеси в реакционном змеевике:
и среднюю молекулярную массу смеси углеводородных газов:
Кинематическая вязкость газов и водяного пара при 967 К:
Среднее содержание водяного пара в парогазовой смеси:
Тогда кинематическая вязкость парогазовой смеси в реакционном змеевике:
Критерий Рейнольдса:
При и относительной шероховатости, коэффициент гидравлического сопротивления.
Определим эквивалентную длину труб одного потока радиантного змеевика:
где ψ- коэффициент, зависящий от типа соединения труб. Принимаем . Тогда
Подставив в формулу числовые значения величин, получим:
Полученная величина мало отличается от ранее принятой величины, поэтому повторного расчета не делаем.