Расчет установки утилизации теплоты отходящих газов технологической печи (стр. 3 из 5)

Вт.

Энтальпия водяного пара на входе в радиантную секцию составит:

кДж/кг.

Принимаем величину потерь давления в конвекционной камере ∆P_к = 0,1 МПа, тогда:

P_к = P - P_к,

P_к = 1,2 – 0,1 = 1,1 МПа.

Температура входа водяного пара в радиантную секцию t_к = 294 °С, тогда средняя температура наружной поверхности радиантных труб составит:

где Δt - разность между температурой наружной поверхности радиантных труб и температурой водяного пара (сырья), нагреваемого в трубах; Δt = 20 - 60 °С;

К.

Максимальная расчетная температура горения:

где t_o - приведенная температура исходной смеси топлива и воздуха; принимается равной температуре воздуха, подаваемого на горение;

с_п.с. - удельная теплоемкость продуктов сгорания при температуре t_п;

°С.

При t_max = 1772,8 °С и t_п = 800 °С теплонапряженность абсолютно черной поверхности q_s для различных температур наружной поверхности радиантных труб имеет следующие значения:

Θ, °С 200 400 600

q_s, Вт/м² 1,50 ∙ 10⁵ 1,30 ∙ 10⁵ 0,70 ∙ 10⁵

Строим вспомогательный график (рис. 2) см. Приложение, по которому находим теплонапряженность при Θ = 527 °С: q_s = 0,95 ∙ 10⁵ Вт/м².

Рассчитываем полный тепловой поток, внесенный в топку:

Вт.

Предварительное значение площади эквивалентной абсолютно черной поверхности:

м².

Принимаем степень экранирования кладки Ψ = 0,45 и для α = 1,25 находим, что

H_s/H_л = 0,73.

Величина эквивалентной плоской поверхности:

м².

Принимаем однорядное размещение труб и шаг между ними:

S = 2d_н = 2 ∙ 0,152 = 0,304 м. Для этих значений фактор формы К = 0,87.

Величина заэкранированной поверхности кладки:

м².

Поверхность нагрева радиантных труб:

м².

Выбираем печь ББ2

, ее параметры:

поверхность камеры радиации, м² 180

поверхность камеры конвекции, м² 180

рабочая длина печи, м 9

ширина камеры радиации, м 1,2

исполнение б

способ сжигания топлива беспламенное

горение

диаметр труб камеры радиации, мм 152×6

диаметр труб камеры конвекции, мм 114×6

Число труб в камере радиации:

где d_н - наружный диаметр труб в камере радиации, м;

l_пол - полезная длина радиантных труб, омываемая потоком дымовых газов, м,

l_пол = 9 – 0,42 = 8,2 м,

.

Теплонапряженность поверхности радиантных труб:

Вт/м².

Определяем число труб камеры конвекции:

Располагаем их в шахматном порядке по 3 в одном горизонтальном ряду. Шаг между трубами S = 1,7d_н = 0,19 м.

Средняя разность температур определяем по формуле:

°С.

Коэффициент теплопередачи в камере конвекции:

Вт/(м² ∙ К).

Теплонапряженность поверхности конвекционных труб определяем по формуле:

Вт/м².

2.4 Гидравлический расчет змеевика печи

Гидравлический расчет змеевика печи заключается в определении потерь давления водяного пара в радиантных и конвекционных трубах.

Средняя скорость водяного пара:

где G – расход перегреваемого в печи водяного пара, кг/с;

ρ^к_в.п. – плотность водяного пара при средней температуре и давлении в камере кон-векции, кг/м³;

d_к – внутренний диаметр конвекционных труб, м;

z_к – число потоков в камере конвекции,

м/с.

Кинематическая вязкость водяного пара при средней температуре и давлении в камере конвекции ν_к = 3,311 ∙ 10^-6 м²/с.

Значение критерия Рейнольдса:

Общая длина труб на прямом участке:

м.

Коэффициент гидравлического трения:

Потери давления на трение:

Па = 14,4 кПа.

Потери давления на преодоление местных сопротивлений:

Па = 20,2 кПа.

где Σζ_к = 0,35 – коэффициент сопротивления при повороте на 180 ºС,

- число поворотов.

Общая потеря давления:

кПа

2.5 Расчет потери давления водяного пара в радиационной камере

Средняя скорость водяного пара:

где G – расход перегреваемого в печи водяного пара, кг/с;

ρ^р_в.п. – плотность водяного пара при средней температуре и давлении в камере кон-векции, кг/м³;

d_р – внктренний диаметр конвекционных труб, м;

z_р – число потоков в камере клнвекции,

м/с.

Кинематическая вязкость водяного пара при средней температуре и давлении в камере конвекции ν_р = 8,59 ∙ 10^-6 м²/с.

Значение критерия Рейнольдса:

Общая длина труб на прямом участке:

м.

Коэффициент гидравлического трения:

Потери давления на трение:

Па = 15,1 кПа.

Потери давления на преодоление местных сопротивлений:

Па = 11,3 кПа,

где Σζ_р = 0,35 – коэффициент сопротивления при повороте на 180 ºС,

- число поворотов.