Расчет теплоутилизационной установки вторичных энергоресурсов (стр. 3 из 5)

4.3.1. Полезная тепловая нагрузка печи

, Вт:

,

где

, .

4.3.2. КПД печи:

, где:

– потери в окружающую среду,

при ,

– низшая теплота сгорания топлива.

КПД топки:

.

4.3.3. Расход топлива:

4.3.4. Расчет радиантной камеры:

, где: – энтальпия дымовых газов при температуре перевала печи tп = 852,30С.

Проверим распределение нагрузки в печи:

, т.е. условия соблюдены.

4.3.5. Тепловая нагрузка конвекционной камеры:

4.3.6. Энтальпия водяного пара на входе в радиантную камеру:

При давлении Р1 = 9,87 атм значение температуры водяного пара на входе в радиантную секцию tk =3150C.

4.3.7. Температура экрана в рассчитываемой печи:

4.3.8. Максимальная температура горения топлива:

,

где

– удельная теплоемкость при температуре перевала.

4.3.9. Для tп и tmax по графикам определяем теплонапряженность абсолютно черной поверхности qs:

Таблица 4

q,0C	200	400	600
qs, Вт/м2	178571,43	150000	117857,14

Определяем теплонапряженность при q = 542,50С: qs = 127098,21 Вт/м2.

Таким образом, полный тепловой поток, внесенный в топку:

4.3.10. Эквивалентная абсолютно черной поверхность равна:

.

4.3.11. Принимаем степень экранирования кладки y = 0,45; для a=1,05 примем

.

Эквивалентная плоская поверхность:

.

Диаметр радиантных труб

, диаметр конвекционных труб .

Принимаем однорядное размещение труб и шаг между ними

.

Для этих значений фактор формы К= 0,87.

4.3.12. Величина заэкранированности кладки:

.

4.3.13. Поверхность нагрева радиантных труб:

Таким образом, выбираем печь

.

Характеристика печи:

Таблица 5

Шифр
Поверхность камеры радиации, м2	180
Поверхность камеры конвекции, м2	180
Рабочая длина печи, м	9
Ширина камеры радиации, м	1,2
Способ сжигания топлива	Беспламенное горение

Длина

.

Число труб в камере радиации:

.

Теплонапряженность радиантных труб:

.

Число конвективных труб:

.

Располагаем трубы в шахматном порядке по 3 в одном горизонтальном ряду, шаг между трубами

.

4.3.14. Средняя разность температур:

4.3.15. Коэффициент теплопередачи:

4.3.16. Теплонапряженность поверхности конвективных труб:

.

4.4. Гидравлический расчет змеевика печи

Для обеспечения нормальной работы трубчатой печи необходимо обосновано выбрать скорость движения потока сырья через змеевик. При увеличении скорости движения сырья в трубчатой печи повышается коэффициент теплоотдачи от стенок труб к нагреваемому сырью, что способствует снижению температуры стенок, а следовательно, уменьшает возможность отложения кокса в трубах. В результате уменьшается вероятность прогара труб печи и оказывается возможным повысить тепло напряженность поверхности нагрева. Кроме того, при повышении скорости движения потока уменьшается отложение на внутренней поверхности трубы загрязнении из взвешенных механических частиц, содержащихся в сырье.

Применение более высоких скоростей движения потока сырья позволяет также уменьшить диаметр труб или обеспечить более высокую производительность печи, уменьшить число параллельных потоков.

Однако увеличение скорости приводит к росту гидравлического сопротивления потоку сырья, в связи с чем увеличиваются затраты энергии на привод загрузочного насоса, так как потеря напора, а следовательно, и расход энергии возрастают примерно пропорционально квадрату (точнее, степени 1,7-1,8) скорости движения.

4.4.1. Находим потерю давления водяного пара в трубах камеры конвекции.

Средняя скорость водяного пара:

,

где

- плотность водяного пара при средней температуре и давлении в камере конвекции: ;

dк – внутренней диаметр конвекционных труб, м;

n – число потоков.

Значение критерия Рейнольдса:

, где:

- кинематическая вязкость водяного пара.

Общая длина труб на прямом участке:

.

Коэффициент гидравлического трения:

.

Потери давления на трение:

.

Потери давления на местные сопротивления:

,

где

.

Общая потеря давления:

.

4.4.2. Расчет потери давления водяного пара в камере радиации.

Средняя скорость водяного пара в трубах радиационной камеры составляет:

, где:

- плотность водяного пара при средней температуре и давлении в камере конвекции, ;

dр – внутренней диаметр конвекционных труб, м;

n – число потоков.

Значение критерия Рейнольдса:

, где - кинематическая вязкость водяного пара.

Общая длина труб на прямом участке:

.

Коэффициент гидравлического трения:

.

Потери давления на трение:

.

Потери давления на местные сопротивления:

.

где

Общая потеря давления в камере радиации:

.

Общие потери давления в печи:

Проведенные расчеты показали, что выбранная печь обеспечит процесс перегрева пара в заданном режиме.