Расчет технологической печи нагрева нефти

gn:justify">Принимаем степень экранирования кладки Ψ = 0,45 и по графику из [3] для α = 1,15 находим, что Н_S/Н_Л = 0,775.

Величина  эквивалентной плоской поверхности:

 

Принимаем значение фактора формы К = 0,90.

Величина  заэкранированной поверхности кладки:

 

Полезная  длина радиантной трубы:

 

Ширина  экранированной кладки:

 

Число труб в камере радиации:

 

Полная  поверхность нагрева радиантных труб:

 

Исходя  из полученного значения поверхности  нагрева радиантных труб выбираем печь типа ГС, шифр: (приложение рис.1). И предусматриваем нагрев сырья в двух однокамерных печах.

Дальнейший  расчет ведем на одну камеру печи.

Рабочая длина радиантной трубы, по паспорту печи:

 

Спроектируем  расположение труб в камере радиации (рис. 4). Камера представляет собой прямоугольный параллелепипед. Трубы располагаются вертикально. Вдоль длинной стороны располагаем 40шт.

рис. 4. Расположение труб в камере радиации.

 

C учетом физических размеров радиантной камеры определяется общая поверхность кладки:

 

Действительная  величина экранированной кладки, с  учетом количества труб и их размещением:

 

Уточненная  эквивалентная лучевоспринимающая поверхность:

 

Вычисляется степень экранирования кладки:

 

Полученный результат соответствует ранее принятому, поэтому пересчет не требуется.

Коэффициент теплоотдачи свободной конвекции  от дымовых газов:

 

Определяем  температурную поправку теплопередачи  в топке:

 

Аргумент  излучения:

 

По графику  из [3] определяем характеристику излучения: β_s=0,520.

Тогда температура  продуктов сгорания на выходе из топки:

 

Полученная  температура дымовых газов, покидающих топку, близка к принятой, перерасчет не требуется.

Вычисляем коэффициент прямой отдачи:

 

Уточняем  количество теплоты полученное радиантными  трубами:

 

Тепловая  напряженность радиантных труб:

 

Полученное  значение соответствует теплонапряженности радиантных труб для нагревательных печей.

 

 

4. РАСЧЕТ КАМЕРЫ КОНВЕКЦИИ.

Тепловая нагрузка камеры конвекции:

 

Температура сырья на выходе из труб камеры конвекции:

 

Величина  среднего температурного напора:

 

 

 

Задаемся  расстоянием между осями труб , числом труб в горизонтальном ряду , диаметром труб

Для этих параметров ширина камеры конвекции составит:

 

Величина  живого сечения камеры конвекции:

 

Секундный расход дымовых газов:

 

 

Массовая  скорость движения дымовых газов:

 

Средняя температура  дымовых газов:

 

Величина  коэффициента теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к трубам (для  шахматного расположения труб):

 

где, E – коэффициент, зависящий от средней температуры дымовых газов, определяем по графику из [3] для .

Определяем  коэффициент теплоотдачи излучением:

 

Коэффициент теплопередачи:

 

Необходимая поверхность нагрева конвекционных  труб:

 

Число труб в камере конвекции:

 

Теплонапряженность конвекционных труб

 

 

5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЗМЕЕВИКА ПЕЧИ

Предварительно задаемся давлением в начале участка испарения,  
МПа. Этому давлению соответствует температура

Энтальпия сырья при температуре  по данным из [3]:

 

Давление  в конце участка испарения: МПа.

Эквивалентная длина радиантного змеевика (для  одного потока). Принимаем число  потоков N=2:

 

Расчетная длина  участка испарения:

 

 – теплосодержание  на выходе из печи.

 

Секундный расход сырья для одного потока:

 

Средняя температура  сырья на участке испарения:

 

Определяем  расчетные параметры:

 

 

 – коэффициент гидравлического  сопротивления, .

Давление  в начале участка испарения:

 

Полученное  значение достаточно близко к принятому, поэтому пересчет не требуется.

 

Длина участка  нагрева камеры радиации:

 

Средняя температура  участка нагрева:

 

Средняя скорость сырья в радиантных трубах:

 

Потеря напора в радиантных трубах:

 

Средняя температура  сырья в конвекционных трубах:

 

Средняя скорость сырья в конвекционных трубах:

 

Длина участка  нагрева камеры конвекции одного потока: 

Потеря напора в конвекционных трубах:

 

Потери напора на подъем жидкости в печи:

 

Давление  сырья на входе в печь:

 

 

6. ГАЗОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ И ТЯГА

Для выбранной  конструкции печи разряжение в топке  принимаем 40 Па.

Объем продуктов  сгорания, поступающих в боров  печи (принимаем коэффициент избытка  воздуха в борове ):

 

 

Принимаем линейную скорость газа: .

Сечение газохода:

 

Принимаем размеры  борова:

Средняя температура  дымовых газов в камере конвекции:

 

Линейная  скорость газов в свободном сечении  камеры конвекции:

 

 

 

 

По номограмме и графикам из [3] определяем коэффициент K=0,048 и поправочные коэффициенты: ; .

По этим данным рассчитываем потерю напора газов, учитывая, что число рядов труб по ходу газа n’=8:

 

Статический напор газа:

 

Сопротивление камеры конвекции:

 

Эквивалентный  диаметр газохода:

 

Критерий  Рейнольдса:

 

Коэффициент гидравлического сопротивления:

 

Сопротивление газохода:

 

Принимаем следующие потери напора, Па:

в дымовой трубе……………………20

в шибере…………………………….70

на поворотах…………………………5

Общая  потеря напора по газовому тракту:

 

Высота дымовой трубы:

 

 

Принимаем максимальную температуру  воздуха 35^оС, а температуру газов на выходе из дымовой трубы 300 ^оС.

 

 

 

 

Принимаем высоту дымовой трубы  Н=42 м.

 

 

 

ПРИЛОЖНИЕ

Рис.1 Трубчатая печь ГС1.

1-7-смотровые и выхлопные окна соответственно; 2-футеровка; 3-змеевики; 4-каркас; 5-люк-лаз; 6-горелки; 8-газосбоник.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гуревич И.Л. Общие свойства и первичные методы переработки нефти и газа. М.: Химия, 1972.
2. Нестерова Т.Н., Нестеров И.А. Критические температуры и давления органических соединений. Анализ состояния базы данных и развитие методов прогнозирования.-Самара: Издательство Самарского научного центра РАН, 2009. -580 с.
3. Трубчатые печи нефтегазопереработки и нефтехимии: Учеб. пособ. / 
   В.В. Шарихин, Н.Р. Ентус, А.А. Коновалов, А.А. Скороход. М.: Сенсоры. Модули. Системы, 2000. 392 с.
4. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учеб. пособ. для вузов / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков; Под ред. П.Г. Романкова. Л.: Химия, 2005. 576 с.
5. Теория горения и топочные устройства: Учебное пособие для теплоэнергетических спец. вузов / Д. М. Хзмалян, Я. А. Каган; под редакцией Д. М. Хзмаляна. – М.: Энергия, 1982. – 487с.