Расчет печи и процессов горения (стр. 3 из 4)
Продукты сгорания природных газов применяются также в контактных газопых сушилках в различных отраслях промышленности.
2. Расчет печи
2.1 Расчет процесса горения топлива в топке котла
Определяем низшую теплотворную способность топлива (в кДж/кг) по формуле:
где CH4,C2H4 и т.д. – содержание соответствующих компонентов в топливе, % об.
Получим:
или
,Пересчитаем состав топлива в массовые проценты. Результаты пересчета сведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1
| Компоненты | Молекулярная масса Mi | Мольная доля ri | Mi· ri | Массовый %  |
| CH4 | 16 | 0,900 | 14,4 | 78,12 |
| C2H6 | 30 | 0,040 | 1,2 | 6,50 |
| C3H8 | 44 | 0,023 | 1,012 | 5,54 |
| н-C4H10 | 58 | 0,025 | 1,45 | 7,86 |
| CO2 | 44 | 0,002 | 0,088 | 0,47 |
| N2 | 28 | 0,010 | 0,28 | 1,51 |
| Итого | 1,000 | 18,43 | 100,00 |
Определяем элементарный состав топлива в массовых процентах.
Содержание углерода:
,где
- число атомов углерода в данном компоненте топлива;Содержание водорода:
,где
– число атомов водорода в данном компоненте топлива.Содержание кислорода:
%,где
– число атомов кислорода в молекуле СО2.Содержание азота:
%,где
– число атомов азота в молекуле.Определяем теоретическое количество воздуха, необходимого для сгорания 1кг топлива:
,Фактический расход воздуха:
,или
,где
– коэффициент избытка воздуха, равный 1,06; 
- плотность воздуха при нормальных условиях.Определяем количество продуктов сгорания, образующихся при сгорании 1кг топлива:
, 
, 
, 
.Суммарное количество продуктов сгорания:
Проверка:
.Содержанием влаги пренебрегаем.
Объемное количество продуктов сгорания:
, 
, 
, 
.Суммарный объем продуктов сгорания:
.Плотность продуктов сгорания при н.у.:
.Расчет теплосодержания продуктов сгорания на 1 кг топлива при заданной температуре производится по формуле:
,где Т – температура продуктов сгорания, К;
Ci – средние массовые теплоемкости продуктов сгорания, кДж/кг×К (их значения находим по табл.2 [2] методом интерполяции);
кДж/кг.Результаты расчета значений теплосодержания представим в виде таблицы 2.2.
Таблица 2.2
| Т, К | 300 | 500 | 700 | 1100 | 1500 | 1700 | 1900 |
| qt, кДж/кг | 550 | 4745 | 9060 | 15860,9 | 20451,1 | 28517,6 | 39219,5 |
Рисунок 2.1 – График зависимости температура-энтальпия
2.2 Расчет коэффициента полезного действия печи, тепловой нагрузки и расхода топлива
Коэффициент полезного действия трубчатой печи:
,где
, 
– соответственно потери тепла с уходящими дымовыми газами и потери тепла в окружающую среду в долях от низшей теплотворной способности топлива.Потери тепла в окружающую среду qпот. принимаем 6 % (0,06 в долях) от низшей теплотворной способности топлива, т.е.
.Температура уходящих дымовых газов определяется равенством:
, К,где Т1 – температура нагреваемого продукта на входе в печь, К;
DТ – разность температур теплоносителей на входе сырья в змеевик камеры конвекции; принимаем DТ = 120 К;
К.При этой температуре определяем потери тепла с уходящими газами:
кДж/кг.Итак, определяем к.п.д. печи:
.Расчет полезной тепловой нагрузки трубчатой печи производим по формуле:
,где
– производительность печи по сырью, кг/ч; 
, 
, 
– соответственно теплосодержания паровой и жидкой фазы при температуре Т2, жидкой фазы (сырья) при температуре Т1, кДж/кг;e – доля отгона сырья на выходе из змеевика трубчатой печи.
Теплосодержание паров нефтепродуктов определяется по таблицам приложения [2]:
кДж/кг.Теплосодержаниt жидких нефтепродуктов определяется по таблицам приложения [2]:
кДж/кг; 
кДж/кг.Рассчитываем полезную тепловую нагрузку печи:
.Определяем полную тепловую нагрузку печи:
= 21956 кВт.Часовой расход топлива:
кг/ч.2.3 Расчет поверхности нагрева радиантных труб и размеров камеры радиации
Поверхность нагрева радиантных труб:
, м2,где
- количество тепла, переданного нефти в камере радиации, кВт; 
- теплонапряжение радиантных труб, кВт/м2.Количество тепла, переданное в камере радиации:
,