Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Февраля 2013 в 12:56, курсовая работа
В технологической печи АВТ ведется нагрев потока отбензиненного сырья с расходом т/ч. Температура сырья на входе в печь °С, на выходе из печи °С. Доля отгона . Плотность сырья кг/м3, плотность отгона кг/м3, остатка кг/м3. Температура газов на выходе из печи °С. Температура топлива, поступающего на горение °С. Температура воздуха, поступающего в печь °С. В качестве тепловой изоляции используется кирпичная кладка, различных материалов. Температуры окружающей среды °С.
Расчет температуры наружной поверхности стенки производится из равенства тепловых потоков через теплопроводность и теплоотдачу:
Тогда
Расход топлива, кг/с, м3/с:
Коэффициент полезного действия печи, %:
Проверка теплового баланса
Для утилизации физического тепла дымовых газов, выходящих после технологических печей применяются котлы-утилизаторы (КУ). Это позволяет получить дополнительную продукцию в виде насыщенного или перегретого пара, горячей воды и приводит к экономии топлива на предприятии. На рисунке 5 представлен чертеж котла-утилизатора КУ-40-2М, производства ОАО «Энергомаш».
Рисунок 5 – Схема котла утилизатора КУ-60-2М
Принципиальная расчетная схема котла-утилизатора
приведена на
рисунке 6.
Общее количество дымовых газов, нм3/ч:
где – температура уходящих газов из печи;
– объем продуктов сгорания при сжигании 1 кг жидкого или 1 м3 газообразного топлива, м3/кг, м3/м3.
Рисунок 6 – Принципиальная схема котла-утилизатора
По заданной температуре дымовых газов после печи и объему продуктов сгорания подбирается тип котла-утилизатора (из Приложения Д), рассчитывается их число для параллельного включения и выписываются технические характеристики выбранного КУ в таблицу 3. Теплофизические параметры воды и водяного пара на линии насыщения при температуре и давлению пара выписать из Справочника «Термодинамические свойства воды и водяного пара» под редакцией С.Л.Ривкин, А.А. Александров.
Таблица 3 – Технические характеристики выбранного котла-утилизатора
Тип КУ и их количест во |
Расход дымовых газов, нм3/с |
Давление пара, МПа |
Температура, °С |
Площадь нагрева, м2 |
Площадь живого сечения
для прохода продуктов | ||||
|
газов перед котлом |
насыщенного пара |
питательной воды |
испаритель ный пакет |
экономайзер |
испарительный пакет |
экономайзер | |||
КУ-60-2 |
64790,5 |
1,9 |
580 |
209,79 |
15 |
486 |
247 |
21,75 |
4,55 |
Задаемся двумя температурами газов за испарителем и .Последующий расчет для испарителя проводится для двух заданных температур.
Энтальпия газов на входе в испаритель, кДж/м3:
Энтальпия газов на выходе из испарителя, кДж/м3:
Расход газов, проходящих через котел, м3/с:
где n – число принятых КУ.
Количество теплоты, отданное газами пароводяной смеси, кВт:
где – коэффициент сохранения тепла, учитывающий его потери в окружающую среду (принимается ).
Средний температурный напор, °С:
где , – соответственно большая и меньшая разность температур теплоносителей, °С. Для испарителя определяются следующим образом:
где – температура насыщения (температура насыщенного пара), °С. по таблицам справочника «Термодинамические свойства воды и водяного пара» под редакцией С.Л.Ривкина, А.А. Александрова.
Средняя температура газов, °С:
Скорость движения дымовых газов определяется по формуле:
где – живое сечение для прохода газов, м2 (принимается по конструктивной характеристике КУ для испарительной поверхности, как среднее для всех четырех испарительных пакетов). .
Средний относительный диагональный шаг труб:
Поперечный и продольный шаги труб принять из конструктивных характеристик котлов-утилизаторов (Приложения Д).
При и всех
При .
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов стенке трубы при поперечном омывании шахматных пучков труб Вт/(м2·К):
где – теплопроводность газов, Вт/(м⋅К), ;
– наружный диаметр труб, м;
– вязкость газов, м2/с;
– скорость дымовых газов, м/с;
– критерий Прандтля. Определяется по средней температуре потока для дымовых газов, ;
– поправка на число рядов труб по ходу газов..
– коэффициент, определяемый в зависимости от относительного поперечного шага и значения .
Коэффициент теплопередачи определяется по формуле, Вт/(м2·К):
где – коэффициент тепловой эффективности. Принимается =0,6÷0,8.
Тепловосприятие испарителя:
где – расчетная площадь нагрева испарителя. Принимается по конструктивным характеристикам КУ.
По двум принятым значениям температур и и полученным значениям и производится графическая интерполяция для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева.
Из графика видно, что точка пересечения показывает температуру продуктов сгорания
Для завершения расчета повторно определим для
при