Курсовая работа (т): Расчет трубчатой печи установки атмосферной перегонки коробковской нефти

,

где lр - рабочая длина одной трубы; lр = 18 м; lэ - эквивалентная длина печного двойника (ретурбента), зависящая от наружного диаметра трубы d:

 м;

р - число радиантных труб, приходящихся на один поток:

,

где n = 2 - число потоков; Nр - общее число радиантных труб:

 шт.;

шт.;

 м.

Начинаем расчет давления в начале участка испарения Рн методом итераций.

Предварительно задаемся значением Рн, принимаем Рн = 8 ата = 0,8 МПа, и по зависимости Рн = f(tн) (рис.5) находим температуру начала испарения продукта tн, соответствующую этому давлению: tн = 260 0С.

Теплосодержание сырья при температуре начала испарения:

 кДж/кг.

Длина участка испарения:

 м.

Средняя температура продукта на участке испарения:

 0С.

Его плотность при этой температуре:

 кг/м3.

Расчетные коэффициенты:

;

.

Давление в начале участка испарения:

 МПа.

Так как рассчитанное Рн не совпадает со значением, принятым ранее, то расчет необходимо повторить, задавшись Рн = 0,994 МПа = 9,94 ата. И так до тех пор, пока не будет достигнута необходимая точность.

Таблица 10. - Результаты дальнейших расчетов

№ Итерации           tн, оС     , кДж/кгlи,

мtср.и., оС, кг/м3АВРн,

Теперь можем рассчитать потери напора на участке испарения:

 МПа.

Далее рассчитываем потери напора на участке нагрева радиантных труб:

,

где l2 - коэффициент гидравлического сопротивления для участка нагрева; принимаем l2 = 0,033;н - эквивалентная длина участка нагрева радиантных труб по одному потоку:

 м;

rж - плотность продукта при средней температуре (tср.) на участке нагрева радиантных труб:

 0С;

 кг/м3;- массовая скорость продукта в радиантных и в конвекционных трубах (в случае одинакового размера труб) на один поток:

 кг/м2×с;

 МПа.

Рассчитываем потери напора в конвекционных трубах для одного потока:

,

где Uк - массовая скорость продукта в конвекционных трубах: Uк = U = 605,924 кг/м2×с; rж - плотность продукта при средней температуре в конвекционных трубах:

 оС;

 кг/м3;к - эквивалентная длина конвекционных труб:

,

где nк - число конвекционных труб в одном потоке:

 шт.;

 м;

 МПа.

Статический напор в змеевике печи рассчитывается по формуле:

,

где hт - высота камеры радиации:

;

 м;к - высота камеры конвекции (рассчитана ранее): hк = 7,616 м;

rж - плотность продукта при средней температуре:

 0С;

 кг/м3;

 МПа.

Подставляя полученные данные, определяем давление сырья на входе в печь:

 МПа.

Выводы: 1) на данном этапе рассчитали давление сырья на входе в змеевик печи путем прибавления к давлению на выходе потерь напора, определяемых отдельно для каждого из трех участков змеевика (конвекционные трубы, участок нагрева и участок испарения радиантных труб), а также статического напора;

) по результатам расчетов значение его составляет Р0 = 1,17 МПа и значительно превышает давление на выходе из змеевика (почти в 8 раз), что является характерным для печей с двухфазным режимом, и объясняется в основном большими потерями напора на участке испарения радиантных труб.

.8 Упрощенный аэродинамический расчет дымовой трубы

Цель расчета: определение стандартного диаметра и высоты дымовой трубы.

Общее сопротивление всего газового тракта определяется выражением:

,

где DРр, DРк - соответственно разряжение в топочной камере и потери напора в камере конвекции; принимаем DРр = 40 Па, DРк = 80 Па; DРм.с. - потери напора в газоходе на преодоление местных сопротивлений;

DРтр. - потери напора на трение в дымовой трубе.

,

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений; принимаем = 4,06; W - линейная скорость продуктов сгорания; принимаем W = 8 м/с; - плотность продуктов сгорания при температуре Тух..

Плотность продуктов сгорания при нормальных условиях:

,

где  - сумма масс продуктов сгорания на 1 кг топлива;  - объемное количество продуктов сгорания на 1 кг топлива:

,

где mi, Mi - соответственные массы и молекулярные массы газовых компонентов в продуктах сгорания;

 м3/кг;

 кг/ м3.

Плотность продуктов сгорания при температуре Тух. = 533 К:

 кг/ м3.

Итак, потери напора в газоходе на преодоление местных сопротивлений:

 Па.

Потери напора на трение в дымовой трубе определяются по формуле:

,

где  - соответственно потери напора при входе в трубу и выходе из нее, потери напора на трение при движении газов в дымовой трубе.

,

где xвх., xвых. - коэффициенты местных сопротивлений при входе в трубу и выходе из нее; принимаем (xвх. + xвых.) = 1,3;

rср.т. - плотность газов в трубе при средней температуре Тср.т.:

,

где Твых. - температура продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы:

 К;

 К;

 кг/ м3;

 Па.

Потери напора на трение при движении газов в дымовой трубе:

,

где l3, h, D - соответственно коэффициент гидравлического сопротивления в дымовой трубе, высота и диаметр дымовой трубы.

,

где nТ - число дымовых труб; принимаем nТ = 1; V - объемный расход продуктов сгорания при температуре Тух.:

 м3/с;

 м.

Выбираем ближайший стандартный диаметр дымовой трубы: D = 2,0 м.

Коэффициент гидравлического сопротивления в дымовой трубе l3 определяется по формуле Якимова:

.

Высота дымовой трубы рассчитывается методом последовательного приближения по уравнению:

 ,

где rв, Тв - плотность и температура окружающего воздуха; принимаем rв = 1,293 кг/м3, Тв = 303 К.

Предварительно принимаем высоту трубы h = 30 м.

При этом потери напора на трение при движении газов в дымовой трубе:

 Па.

Общие потери напора на трение в дымовой трубе:

 Па.

Общее сопротивление всего газового тракта:

 Па.

Расчетная высота дымовой трубы:

 м.

Расчетная высота не совпадает с принятой ранее, следовательно, делаем пересчет, принимая высоту h = 50,32 м.

Таблица 11. - Результаты последующих расчетов

Выводы: определили геометрические размеры дымовой трубы: ее диаметр, округленный до стандартного, составил D = 2,0 м; высота трубы, рассчитанная методом последовательного приближения, имеет значение h = 51,27 м.

Заключение

В данном курсовом проекте был произведен технологический расчет трубчатой печи для нагрева и частичного испарения нефти.

Расчет состоял из восьми этапов, на каждом из которых были получены данные, необходимые для того, чтобы спроектировать нашу трубчатую печь. Так, результатом расчетов первых двух этапов (расчет процесса горения топлива и расчет к.п.д. печи и расхода топлива) стала полная тепловая нагрузка, значение которой Qт = 36,44 МВт. По этому значению в следующем этапе был подобран типоразмер печи, была выбрана печь типа СКГ1 с поверхностью нагрева радиантных труб 730 м2, рабочей длиной 18 м и допустимым теплонапряжением 35 Мкал/м2×ч. В печах данного типа могут быть использованы горелки двух типов - ГГМ-5 или ГП. Мы выбрали горелки типа ГП. Далее, в этапе расчета камеры радиации, нашли фактическое теплонапряжение радиантных труб qр = 24,8 Мкал/м2×ч, которое, как видим, не превышает допустимое значение, т.е. проектируемая печь работает с недогрузкой. В пятом этапе рассчитали диаметр печных труб, округлили до стандартного значения и определили соответствующие ему толщину стенки и шаг между осями труб. Расчет камеры конвекции (шестой этап), кроме всего прочего, дал нам ее высоту hк = 7,616 м. Высота камеры радиации (топки) hт = 11,09 м была определена в следующем этапе (гидравлический расчет змеевика). Таким образом, общая высота печи составляет 18,706 м. Это фактически соответствует табличному значению (22 м), если учитывать, что печь поднята над фундаментом на высоту до 2 м. В последнем этапе был проведен аэродинамический расчет дымовой трубы, получены ее размеры: диаметр, округленный до стандартного, D = 2 м и высота h = 51,27 м.