Технологический расчет трубчатой печи (стр. 4 из 7)
Суть расчета методом итераций заключается в том, что мы задаемся температурой продуктов сгорания Тп, которая находится в пределах 1000¸1200 К, и при этой температуре определяем все параметры, входящие в уравнение для расчета Тп. Далее по этому уравнению вычисляется Тп и сравнивается полученное значение с ранее принятым. Если они не совпадают, то расчет возобновляется с принятием Тп, равной рассчитанной в предыдущей итерации. Расчет продолжается до тех пор, пока заданное и рассчитанное значения Тп не совпадут с достаточной точностью.
Для первой итерации принимаем Тп = 1000 К.
Средние массовые теплоемкости газов при данной температуре, кДж/кг×К:
; 
; 
; 
; 
.Теплосодержание продуктов сгорания при температуре Тп = 1000 К:
; 
кДж/кг.Максимальная температура продуктов сгорания определяется по формуле:
,где Т0 – приведенная температура продуктов сгорания; Т0 = 313 К [2, с.15];
hт = 0,96 – к.п.д. топки;
К.Средние массовые теплоемкости газов при температуре Тmax, кДж/кг×К:
; 
; 
; 
; 
.Теплосодержание продуктов сгорания при температуре Тmах:
; 
кДж/кг.Теплосодержание продуктов сгорания при температуре Тух.:
кДж/кг.Коэффициент прямой отдачи:
.Фактическая теплонапряженность поверхности радиантных труб:
ккал/м2×ч.Температура наружной стенки экрана вычисляется по формуле:
,где a2 = 600¸1000 ккал/м2×ч×К – коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому продукту; принимаем a2 = 800 ккал/м2×ч×К;
d – толщина стенки трубы, d = 0,008 м (2, табл.5);
l = 30 ккал/м×ч×К – коэффициент теплопроводности стенки трубы;
dзол. /l зол. – отношение толщины к коэффициенту теплопроводности зольных отложений; для жидких топлив dзол. /l зол. = 0,002 м2×ч×К/ккал (2, с.43);
0С – средняя температура нагреваемого продукта; 
К.Теплонапряженность поверхности радиантных труб, приходящаяся на долю свободной конвекции:
; 
ккал/м2×ч.Итак, температура продуктов сгорания, покидающих топку:
К.Как видим, рассчитанная Тп не совпадает со значением, принятым в начале расчета, следовательно расчет повторяем, принимая Тп = 1062,47 К.
Результаты расчетов представлены в виде таблицы.
Таблица 3.
| № итерации | I, | Тmах,К | Imax, | m | | q,К | | Тп,К |
| 2 | 16978,0 | 2197,5 | 45574,6 | 0,6952 | 24467,9 | 599,1 | 3870,3 | 1038,43 |
| 3 | 16415,4 | 2202,7 | 45712,2 | 0,7108 | 25016,9 | 601,0 | 3601,1 | 1046,12 |
| 4 | 16638,2 | 2200,7 | 45658,0 | 0,7046 | 24798,7 | 600,2 | 3707,5 | 1045,81 |
,
,Рассчитываем количество тепла, переданное продукту в камере радиации:
; 
кДж/ч. 
Рис.3. Схема камеры радиации трубчатой печи:
I – сырье (ввод); II – сырье (выход); III – продукты сгорания топлива; IV - топливо и воздух.
Выводы: 1) рассчитали температуру продуктов сгорания, покидающих топку, при помощи метода последовательного приближения; ее значение Тп = 1045,81 К;
2) фактическая теплонапряженность поверхности радиантных труб при этом составила qр = 24798,7 ккал/м2×ч;
3) сравнивая полученное значение фактической теплонапряженности с допускаемым для данной печи qдоп.= 35 Мкал/м2×ч (см. табл.2), можно сказать, что наша печь работает с недогрузкой.
2.5 Расчет диаметра печных труб
Цель этапа: по результатам расчета выбрать стандартные размеры труб (диаметр, толщину и шаг).
Объемный расход нагреваемого продукта рассчитывается по формуле:
,где Gс – производительность печи по сырью, т/сут.;
rt – плотность продукта при средней температуре, кг/м3;
,где a - температурная поправка;
; 
кг/м3.Подставляя, получим:
м3/с.Площадь поперечного сечения трубы определяется уравнением:
,где n = 2 – число потоков;
W – допустимая линейная скорость продукта, W = 2 м/с [2, с.19];
dвн – расчетный внутренний диаметр трубы, м.
Из этого уравнения находим:
м.Из стандартных значений [2, табл.5] выбираем диаметр трубы
м.Таблица 4.
Характеристики печных труб и фитингов.
| Диаметр трубы, м | Толщина стенки трубы, м | Шаг между осями труб, м | |
| Фитинги | Ретурбенты | ||
| 0,152 | 0,008 | 0,275 | 0,301 |
Определяем фактическую линейную скорость нагреваемого продукта:
м/с.Вывод: на данном этапе расчета вычислили диаметр печных труб, по нему выбрали стандартный диаметр, толщину и шаг труб, и, исходя из стандартного диаметра, рассчитали фактическую линейную скорость нагреваемого продукта.
Цель данного этапа: расчет поверхности конвекционных труб и проведение анализа эффективности работы камеры конвекции.
Поверхность конвекционных труб определяется по уравнению:
,где Qк – количество тепла, воспринятое конвекционными трубами;
K – коэффициент теплопередачи от дымовых газов к нагреваемому продукту;
Dtср – средняя разность температур.
кДж/ч.Средняя разность температур определяется по формуле:
,где
, 
– соответственно большая и меньшая разности температур;