оргамент орнаменторнаменторнаменторнаменторнаменторнаменторнамент оргамент
орнамент гориз Салават Юлаев Башкирский театр Дворец Орджоникидзе

 piknad@yandex.ru
Город

Уфа

мечеть мост ч/з Белую памятник Матросову орнамент гориз

Содержание

оргаментНа главную страницу раздела

загрузка...
загрузка...

Методика теплового расчета печей замедленного коксования и термического крекинга

Методика состоит из расчета процесса горения , кпд печи и расхода топлива, камер радиации и конвекции

Процесс горения

Низшая теплотворная способность топлива определяется по формуле:

Qнрob=25.79*h2+86.06*ch4+141*c2h4+150.9*c2h6+207.5*c3h6
+218.25*c3h8+261*ic4h10+285.4*nc4h10+273.7*c4h8+348.75*c5+60*h2s;

где h2,ch4,c2h4,...c5- объемные проценты

Массовая низшая теплотворная способность топлива определяется по формуле:

Qнрмас= Qнрob/yг;

где yг-удельная масса газового топлива, кг/м3

Теоретически необходимый расход воздуха при сжигании 1 кг топлива определяется по формуле:
Lo=0.0619*(0.5*h2+0.5*co+2*ch4+3*c2h4+3.5*c2h6+4.5*c3h6+5*c3h8
+5*ic4h10+6.5*nc4h10+6*c4h8+8*c5+1.5*h2s-o2)/yг;

Теоретически необходимый объем воздуха при сжигании 1 кг топлива определяется по формуле:

  Vo=lo/1.293;

Количество трехатомных газов, образуемых при сжигании 1 кг топлива:
NRo2=0.000446*(co2+co+ch4+h2s+2*c2h4+2*c2h6+3*c3h6+3*c3h8+4*ic4h10
+4*nc4h10+4*c4h8+5*c5)/ )/yг ;

Количество воды, образуемой при сжигании 1 кг топлива определяется из:
Nн2о=0.000446*(h2+h2s+0.124*lo+2*ch4+2*c2h4+3*c2h6+3*c3h6+4*c3h8
+5*ic4h10+5*nc4h10+4*c4h8+6*c5)/ yг;

Количество двуххатомных газов, образуемых при сжигании 1 кг топлива:
NN2О2=Vo*(aб-0.21)/22.4

где- коэффициент избытка воздуха в борове.

Расчет КПД печи и расхода газового топлива

Молекулярная теплоемкость продуктов горения при температуре уходящих газов определяется по формуле:

Срro2=-8.74*10-7*tuhg**2+3.680069*10**-3*tuhg+8961.888194*10**-3; (Знак ** означает степень)
Cрн2о=13.750001*10**-4*tuhg+7.8;
СрN2О2=-1.22*10**-7*tuhg**2+8.21252*10**-4*tuhg+6.74709868

где:tuhg-температура уходящих газов сгорания из камеры конвекции,гр.С;

Срro2-молекулярная теплоемкость продуктов горения трехатомных газов, ккал/кмоль*гр.С;

Cрн2о-молекулярная теплоемкость воды, ккал/кмоль*гр.С;

СрN2О2- молекулярная теплоемкость продуктов горения двухатомных газов, ккал/кмоль*гр.С;


Потери тепла с уходящими дымовыми газами определяется по формуле:

Q2=(NRo2*Срro2+Nн2о*Cрн2о+NN2О2*СрN2О2)*tuhg;

Количество тепла, вносимого воздухом, подаваемым на горение:

Qв=?n*Lo*0.25*tв, где ?n- коэффициент избытка воздуха на перевале, - температура воздуха, подаваемого на горение;

q2:=(Q2-Qв)/Qнрмас;

КПД топки и печи рассчитываются по формулам: hт=1-qт ;hп=1-q2-qт-qтк,

где -доля тепла, потерянного топкой в окружающую среду;qтк-доля тепла, потер. камерой конвекции в окружающую среду.

В=(Qпол/(Qнрмас*hп+Qв))*10000;где - тепло, переданное нагреваемому продукту,ккал/ч.
Qвн воз=Qв*В -тепло, внесенное воздухом на все топливо
Qтоп=Qнрмас*В -тепло от сгорания топлива
Qпотr=Qнрмас*В*qт- потери тепла камерой радиации

Расчет камеры радиации печи

Общее тепло, внесенное в печь, определяется из:

Qобщ=В*Qнрмас *hт+Qв

Эффективная лучевоспринимающая поверхность экрана определяется по формуле:

Нлобщ=[к1*S1*(n1-1)+к2*S1*(n2-1)+к3*S1*(n3-1)]*Lпол,

где к1,к2,к3- фактор формы, который равен отношению количества тпла,поглощенного пучком радиантных труб к количеству тепла,поглощенному в тех же условиях заэкранированной поверхностью кладки.

к1=0,88 -фактор формы для однорядного экрана с односторонним облучением

к2=0,98 -фактор формы для двухрядного экрана с односторонним облучением

к3=1,72 -фактор формы для двухрядного экрана с двухсторонним облучением

S1-расстояние между центрами труб в камере радиации,м

n1- число труб однорядного экрана с односторонним облучением,шт

n2- число труб двухрядного экрана с двухсторонним облучением,шт

Lпол-полезная длина одной трубы,м

Степень экранирования определяется по формуле:

psi=Нлобщ/Fкл, где Fкл- площадь поверхности кладки в камере радиации,м2

Отношение эквивалентной абсолютно черной поверхности к общей эффективной лучевоспринимающей поверхности (Нs/Нл.общ) рассчитывается по уравнениям, полученным нами путем аппроксимации полиномом пятой степени а5х5+а4х4+а3х3+а2х2+а1х1+а0 графиков представленных в работе /2/ при различных коэффициентах избытка воздуха на перевале;относительная ошибка аппроксимации не превышает 3%.Значения коэффициентов а0,а1,а2,а3,а4,а5 для соответствующих альфа n приведены в таблице:

альфа n а0 а1 а2 а3 а4 а5
1,1
0,8814539
2,1489734
-13,028166
26,254945
-23,317489
7,6787954
1,2
0,8338544
2,7303878
-16,10928
32,659305
-29,150988
9,6180071
1,3
0,8646947
2,1539433
-13,525077
27,329381
-24,16784
7,9001016
1,4
0,8323417
2,5048608
-15,622932
31,864322
-28,694558
9,5221957
1,5
0,8274487
2,4490789
-15,474211
31,498478
-28,002457
9,1928348
1,6
0,8055869
2,813525
-17,967531
37,641047
-34,335023
11,189845

Hs/Hл.общ=а0+а1*psi+a2*psi**2+a3*psi**3+a4*psi**4+a5*psi**5

Эквалентная абсолютно черная поверхность

При изложении своего метода профессор Белоконь исходил из предположения, что основным теплоизлучающим источником являются топочные газы.

Вследствие достаточно большой поглощающей способности дымовых газов при расчете прямой отдачи за температуру излучающего источника Белоконь принимал температуру газов на перевале. Кроме того, им введено понятие эквивалентной абсолютно черной поверхности/3/, т.е. такой поверхности,излучение которой на радиантные трубы при температуре дымовых газов на перевале равно всему прямому и отраженному излучению в топке. В этом методе все излучающие источники(факел, кладка,дымовые газы) с различной температурой заменены излучающей абсолютно черной поверхностью, температура которой равна температуре дымовых газов на перевале.

Излучением этой условной поверхности при температуре перевала передается такое же количество тепла, как и в реальной топке

НS=Нлобщ(НS/Нлобщ)*альфа n

Теплонапряжение эквивалентной абсолютно черной поверхности:

qs=Qобщ/Нs

Молекулярная теплоемкость продуктов горения при температуре уходящих газов определяется по формуле:

Срro2=-8.74*10-7*tпер**2+3.680069*10**-3*tпер+8961.888194*10**-3; (Знак ** означает степень)
Cрн2о=13.750001*10**-4*tпер+7.8;
СрN2О2=-1.22*10**-7*tпер**2+8.21252*10**-4*tпер+6.74709868

где:tпер-температура газов на перевале,гр.С;

Теплоемкость продуктов горения 1 кг топлива при температуре газов на перевале:

Срм=NRo2*Срro2+Nн2о*Cрн2о+NN2О2*СрN2О2

Максимальная температура горения:

tмах=tв+Qнрмас*hт/срм

Тепло, переданное конвекционным трубам:

Qк=В*Срм*tпер-В*Q2-qк*В* Qнрмас, где qк- доля тепла потеренного камерой конвекции в окружающую среду.

Энтальпия нагреваемого продукта на входе в печь/4/:

Iвх.к=(0.403*tвх+0.000405*tвх**2))/SQRT(ro15); sqrt-квадратный корень, **- степень

где:tвх- температура продукта на входе в печь, град.С

ro15-относительная плотность продукта при 15 град.С и рассчитывается по формуле/5/:

ro15:=0.994*ro4_20+0.009148

Энтальпия нагреваемого продукта на выходе из камеры конвекции:

iвых.к=iвх.к+(Qк-Qв)/G. где QВ-кол-во тепла на нагрев воды, G-производительность змеевика по сырью,кг/ч

Температура сырья на выходе из камеры конвекции:

tвых.к=sqrt(0.162409+0.00162*iвых.к*ro15**0.5)-0.403/0.00081
Средняя температура продукта в камере конвекции

tср.р=(tвых.к+tвых.п)/2 , где tвых.п- температура продукта на выходе из печи, град.С

Средняя температура стенки труб в камере радиации:

Qр=tср.р+qтр.р/а2+del*qтр.р./Lт,

где qтр.р-тепловая напряженность труб камеры радиации, ккал/ч*м2*град.С

а2-коэффициент теплоотдачи от стекнки трубы к продукту, ккал/ч*м2*град.С

del-толщина стенки труб в камере радиации,м

Lт-коэффициент теплопроводности стенки труб, ккал/ч*м*град.С

Температура газов на перевале

Рассчитывается температура газов на перевале при температуре стенки труб в камере радиации

а) равной 200 град.С :

tmax1=tmax/100;tmax2:=sqr(tmax1);
qs1=qs/100;qs2=sqr(qs1);
w1=(0.99e-03*tmax2-0.47441e-01*tmax1-0.236731)*qs2*1e-06;
w2=(-0.66081e-05*tmax2+0.32500051e-03*tmax1+0.6402271e-03)*qs1;
w3=-0.0007993*tmax2+0.0472212*tmax1+3.1456201;
tp21=(w1+w2+w3)*100;

б) равной 400 град.С :
w4=(0.1821e-08*tmax2-0.7851e-07*tmax1+0.169331e-06)*qs2;
w5=(-0.93151e-05*tmax2+0.4214571e-03*tmax1-0.8263721e-03)*qs1;
w6=(-0.0000309*tmax2+0.0153812*tmax1+4.4146799);
tp22=(w4+w5+w6)*100;

в) равной 600 град.С :
w7:=(0.1311e-08*tmax2-0.55641e-07*tmax1+0.15981e-06)*qs2;
w8:=(-0.81351e-05*tmax2+0.3657571e-03*tmax1-0.125291e-02)*qs1;
w9:=0.0000136*tmax2+0.0118189*tmax1+5.9423409;
tp23:=(w7+w8+w9)*100;tt1:=200;tt2:=400;tt3:=600;


tt12:=sqr(tt1);tt22:=sqr(tt2);tt32:=sqr(tt3); здесь sqr()-функция возведения в квадрат
delta:=tt12*tt2+tt1*tt32+tt22*tt3-tt32*tt2-tt3*tt12-tt22*tt1;
delta1:=tp21*tt2+tt1*tp23+tp22*tt3-tt2*tp23-tp21*tt3-tt1*tp22;
delta2:=tt12*tp22+tp21*tt32+tt22*tp23-tp22*tt32-tt12*tp23-tp21*tt22;
delta3:=tt12*tt2*tp23+tt1*tp22*tt32+tp21*tt22*tt3-tp21*tt2*tt32
-tt12*tp22*tt3-tt1*tt22*tp23;
a:=delta1/delta;b:=delta2/delta;c:=delta3/delta;
Здесь, имея три значения температуры газов на перевале рассчитываются коэффициенты а,в,с параболической функции, связывающей зависимостью температуру газов на перевале с температурой металла стенок труб при конкретной величине теплонапряженности эквивалентной абсолютно черной поверхности:

tпер=a*sqr(Qр**2)+b*Qр+c

Далее, по этому уравнению вычисляется температура газов на перевале при найденной температуре металла стенок труб в камере радиации.В случае совпадения расчетной и заданной ранее температур над перевалом расчет камеры радиации заканчивается, если же нет, то температура газов на перевале перезадается и расчет повторяется с определения молекулярной теплоемкости продуктов горения до совпадения заданной и расчетной температур на перевале с точностью до 1 град.С.

Расчет камеры конвекции печи

Средняя температура газов в камере конвекции:

tср=(tпер-tух.г.)/2,303lg(tпер/tух.г)

Средняя разность температур:

dt1=tпер-tвых.к; dt2= tух.г-tвх.к

Qт= (dt1-dt2)/2,303lg(dt1/dt2)

где tвых.к- температура продукта на выходе из камеры конвекции,град.С

tвх.к- температура продукта на входе в камеру конвекции,град.С

Весовой расход продуктов горения:

Gг=(аб*Lo+1)*В

Весовая скорость газов в камере конвекции:

U= Gг.(3600*S) , где S- живое сечение камеры конвекции,м2:

S=(H-nтр*dнар)*Lпол

где Н- ширина камеры конвекции,м

nтр-число труб в одном ряду камеры конвекции,шт

dнар- наружный диаметр труб в камере конвекции,м

Коэффициент теплопередачи в конвекционной камере:

К=1/( 1/а1+б/л+1/акк) ,

где акк- Коэффициент теплопередачи от стенки труб к нагреваемому потоку в камере конвекции, принимается равным 145 ккал*ч*м2*Град.С /1/

а1-коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке трубы(ккал/ч*м2*Град.С) рассчитывается по формуле:

а1=кn(ак+ар.г.),

где кn-поправочный коэффициент, безразмерный, определяемый из эксперимента

ак-коэффициент теплоотдачи конвекцией, ккал/ч*м2*Град.С

ар.г.- коэффициент теплоотдачи излучением трехатомных несветящихся газов, ккал/ч*2*Град.С

Коэффициент теплоотдачи конвекцией рассчитывается по формуле:

ак=S1*c*E1*(U**0,6) /(dнар**0,4) , где ** -степень

S1- расстояние между центрами труб в камере конвекции,м

dнар- наружный диаметр труб камеры конвекции,м

с-коэффициент функции шага труб, определяется по формуле:

с=1+0,1*S1/dнар

Е1- коэффициент, зависящий от температуры дымовых газов, рассчитывается по уравнению, полученному аппроксимацией методом наменьших квадратов графика, приведенного в /1/, с относительной ошибкой, не превышающей 3%:

Е1=-6,7*10**-6*(tср**2 )+0,0169288tср+14,699302

Коэффициент теплоотдачи излучением трехатомных несветящихся газов в камере конвекции рассчитывается по уравнению:

ар.г. =0,017777tср-0,068888 ,

полученному аппроксимацией методом наименьших квадратов графика, приведенного в/1/ с ошибкой, не превышающей 3% относительных.

Поверхность труб в камере конвекции

Рассчитывается фактическая и расчетная поверхность труб в камере конвекции по формулам:

Нккф=П*dнар*nк*Lпол

Нккр=Qк/(к*Qт),

где nк- число труб в камере конвекции,шт

Lпол-полезная длина одной трубы в камере конвекции,м

Qт-средняя разность температур, град.С

Qк-тепло, снимаемое в камере конвекции

к- коэффициент теплопередачи, ккал/ч*м2*Град.С

При совпадении расчетной и фактической поверхностей труб в камере конвекции расчет прекращается, если совпадения нет, то расчет продолжается с определения молекулярной ткплоемкости продуктов горения при вновь заданной температуре уходящих газов до совпадения поверхностей в 1 м2.

На основе вышеизложенной методики составлена программа теплового расчета двухкамерных печей вертикально-факельного типа.

Если Вы заинтересованы в тепловом расчете печи , то Вам будет выслана сервисная программа для ввода исходных данных.

По желанию заказчика возможна корректировка программы. Программа создана для DOS. Для работы желателен файловый менеджер типа FAR. Результаты расчета можно вывести в WORDе.

Оплата по договоренности в webmoney . Адрес почты - piknad@yandex.ru

 

 

загрузка...