Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
и
2
Отсюда найдется значение tz, которое и можно считать
допустимой температурой охлаждения дымовых газов в воздухоподогревателе
*з = 2 (^ + Af1)+ A*,-^. (X, 51)
Расчеты показывают, что величина допустимой температуры tZl подсчитанная по формуле (X, 51), обычно не превышает 150° С.
Ряд других авторов [см., например, 26] также считает целесообразным и выгодным охлаждение дымовых газов до 150—170° С.
ч-
8. РАСЧЕТ РАДИАНТНОЙ СЕКЦИИ ПЕЧИ
В области расчета трубчатых печей, наиболее сложной
о ____Л S*
н трудной задачей является расчет радиантнои поверхности цагрева. В радианткой камере на теплопередачу влияет ряд факторов: характер топлива, коэффициент избытка воздуха, саособ сжигания топлива, форма и величина поверхности экранных труб, форма и размеры самой топки и др. Процесс теплопередачи в топке складывается из нескольких видов: теплопередачи радиацией от раскаленных частиц зоны горения (от пламени), теплопередачи радиацией от трехатомных газов (H2O и CO2), теплопередачи от нагретых стенок топки, теплопередачи свободной конвекцией от дымовых газов, обратного излучения труб.
Вопросами расчета топочных устройств занимались многие отечественные и зарубежные исследователи. Сложность процесса теплопередачи в топке способствовала появлению чисто эмпирических методов расчета.
Из эмпирических формул, которые применялись в расчетной практике, можно, например, назвать формулы Вильсона, Лобо и Хоттеля [49], формулы Л. Д. Нерсесова [50], А. М. Гурвича [51] и др.
Как известно, все эмпирические формулы имеют общий существенный недостаток—они теоретически мало обоснованы и поэтому не могут быть применены для печей, чем-либо отличающихся от тех печей, работа которых была положена в основу той или иной эмпирической формулы.
ч
291
Разработкой теоретически обоснованных методов расчета, в основном, занимались советские ученые. Здесь можно отметить работы М. В. Кирпичева, Л. К. Рамзина, В. Н. Тимофеева, С. Н. Обрядчикова, Б. К. Америка, А. М. Гурвича, Н. И. Белоконя и др.
Очень интересным являлся графо-аналитический метод С. Н. Обрядчикова, предложенный им еще в 1930 г. Метод Обрядчикова был несколько упрощен и развит Б. К. Америкой. Шагом вперед в деле аналитического расчета топок явился метод А. М. Гурвича [52].
С. В. Адельсон [38, 48], на основе сравнительного анализа, показала, что в настоящее время наиболее точным является аналитический метод Н. И. Белоконя [53], основанный на совместном решении уравнений теплового баланса и теплопередачи и учитывающий все основные факторы, влияющие на теплопередачу в радиантной секции.
Н. И. Белоконь вводит понятие об эквивалентной абсолютно-черной поверхности (/Z8, m?)> которая служит геометрической характеристикой топки и определяется из следующего. Пусть имеются две абсолютно-черные поверхности, параллельные друг другу и имеющие обе одинаковые поверхности Hs мг. Допустим, что одна из этих поверхностей (I) имеет температуру, равную средней температуре поверхности экранных труб (6, 0A), а другая (Я)—температуру, равную температуре дымовых газов над перевалом (Гр, 0A"), Так как 7"р> 0, то в результате взаимного излучения, поверхность / в соответствии с законом Стефана-Больцмана получит следующее количество тепла
Cs'Hs
6
100
100^
, ккал/час
(X, 52)
где C8-4,95—постоянная излучения абсолютно черного тела
(по новейшим данным C8-4,9).
Величина абсолютно черной поверхности Hs будет называться эквивалентной, если тепло, полученное этой поверхностью, равно теплу QpJl, полученному только за счет радиации действительным экраном (фактическая поверхность нагрева, которой обозначается через #рк).
Таким образом, эквивалентная абсолютно черная поверхность определится уравнением
Q
Ce//,
ил
L чоо
е
100
¦У
ккал/час
(X, 53)
292
Тепло (Qpк), полученное действительным экраном за счет конвекции, найдется по уравнению
Qpk = <*c Ярк (Гр—6), кнал/час 4 (X, 54)
где ас—коэффициент теплоотдачи конвекцией (соприкосноге-
нием) ккал/м2 час ° С. JTaK как конвекция в радиантной камере является свободной, то значение ас может быть найдено по соответствующим формулам, например
ас=1,8і/V~e- (х, 55)
Уравнение теплового баланса топки представится следующим образом
В (Qh+^ + ^b+^) = ^(^+?2)+5^p+Qp, (X, 56)
где В—расход топлива, кГ\яас\
QH—низшая теплотворная способность топлива, ккал\кГ\
#*> Яв* Яф —теплоты, внесенные в топку с подогретым топливом, подогретым воздухом и с форсуночным паром, ккал\кГ (топл); qx и q'2 — потери от неполноты сгорания и через теплоизоляцию радиантной камеры, ккалікГ (топл.), <7tp—теплосодержание дымовых газов при температуре tpt т. е. над перевалом, ккал\кГ (топл.); Qp=Qpл+Qpк —полное тепло, полученное радиантными трубами
за счет лучеиспускания (0рл) и за счет конвекции (QpK) в соответствии с уравнениями (X, 53) и (X, 54), шал/час.
Обозначим
Ят=<3н+Я?+Яэ + Яф — Qi - Я% (X, 57)
где ^m-показывает полезное тепло, введенное в топку (т. е.
за вычетом потерь), ккал\кГ (топл.). Тогда уравнение (X, 56) может быть переписано в следующем виде
