Тепловой баланс трубчатой печи. Расчет коэффициента полезного действия и расхода топлива

Цель этапа: кроме к.п.д. и расхода топлива рассчитать теплопроизводительность трубчатой печи (полную тепловую нагрузку), значение которой необходимо для выбора ее типоразмера.

Уравнение теплового баланса для трубчатой печи выглядит так:

Расчет теплового баланса ведется на 1 кг топлива.

Статьи расхода тепла:

,

где q_пол., q_ух., q_пот. – соответственно полезно воспринятое в печи сырьем, теряемое с уходящими из печи дымовыми газами, теряемое в окружающую среду, кДж/кг.

Статьи прихода тепла:

,

где C_т, C_в, C_ф.п. – соответственно теплоемкости топлива, воздуха, форсуночного водяного пара, кДж/кг;

t_т, t_в, t_ф.п. – температуры топлива, воздуха, форсуночного водяного пара, ⁰С.

Явное тепло топлива, воздуха и водяного пара обычно невелико и ими часто в технических расчетах пренебрегают.

Итак, уравнение теплового баланса запишется в следующем виде:

,

а

или ,

откуда коэффициент полезного действия трубчатой печи:

,

где ,  – соответственно потери тепла с уходящими дымовыми газами и потери тепла в окружающую среду в долях от низшей теплотворной способности топлива.

Потери тепла в окружающую среду q_пот. принимаем 6 % (0,06 в долях) от низшей теплотворной способности топлива, т.е.

, откуда

 кДж/кг.

Температура уходящих дымовых газов определяется равенством:

, ⁰С,

где t₁ – температура нагреваемого продукта на входе в печь, ⁰С;

Dt – разность температур теплоносителей на входе сырья в змеевик камеры конвекции; принимаем Dt = 130 ⁰С;

 ⁰С (533 К).

При этой температуре определяем потери тепла с уходящими газами:

 кДж/кг.

 кДж/кг.

Итак, определяем к.п.д. печи:

.

Расчет полезной тепловой нагрузки трубчатой печи производим по формуле:

,

где  – производительность печи по сырью, кг/ч;

, ,  – соответственно теплосодержания паровой и жидкой фазы при температуре t₂, жидкой фазы (сырья) при температуре t₁, кДж/кг;

e – доля отгона сырья на выходе из змеевика трубчатой печи.

Теплосодержание паров нефтепродуктов определяется по уравнению:

,

где  – относительная плотность; для конденсированных паров = 0,8;

 кДж/кг.

Уравнение для расчета теплосодержания жидких нефтепродуктов имеет вид:

,

где относительная плотность нефти = 0,9;

 кДж/кг;

 кДж/кг.

Рассчитываем полезную тепловую нагрузку печи:

.

Определяем полную тепловую нагрузку печи:

 = 36,44 МВт.

Часовой расход топлива:

 кг/ч.

Выводы: 1) расчеты данного этапа показали, что коэффициент полезного действия нашей печи h = 0,82, т.е. довольно высокий, т.к. для трубчатых печей значение к.п.д. находится в пределах от 0,65 до 0,85 [1, с.439];

2) полная тепловая нагрузка печи составила 36,44 МВт.