Расчет трубчатой печи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

2018

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Комсомольский-на-Амуре государственный университет

Контрольная работа

по предмету: Технология первичной переработки нефти и газа

Выполнил:

Я.А. Шабалин



Задача 1

В скруббер диаметром 0,5 м подается 550 м3/ч (при 760 мм рт. ст. и 20 °С) воздуха, содержащего 2,8% (об.) аммиака, который поглощается водой под атмосферным давлением. Степень извлечения аммиака 0,95. Расход воды на 40% больше теоретически минимального. Определить: 1) расход воды; 2) общее число единиц переноса n_оу; 3) высоту слоя насадки из керамических колец 50X50X5 мм. Коэффициент массопередачи: Ку = 0,001 кмоль аммиака/(м2*с*кмоль аммиака/кмоль воздуха). Данные о равновесных концентрациях жидкости и газа взять из примера 6.10. Коэффициент смоченности насадки ц = 0,9.

Дано: t =20?С Р=760мм рт. ст. V =550 м3/ч Сн =2,8% с =0,95 Ку= ц=1,4 ш=0,9	Решение: Пересчитаем исходную концентрацию пара аммиака в относительные массовые доли: Расход воздуха для н.у., м3/ч Количество поглощаемого аммиака
Найти: D - ? - ?

Конечная концентрация аммиака в паровой фазе:



По данным таблицы 6.4 примера 6.10 стоим рановесную прямую .

По графику находим концентрацию аммиака в поглотителе, находящемся в равновесии с парогазовой смесью,

Используя данные равновесия, определим L_min:

Действительный расход воды:



Или,

Из уравнения материального баланса и значения и коэффициента избытка поглотителя выражаем концентрацию бензола в поглотителе(воде), выходящем из абсорбера,

Строим рабочую линию y(x) по точкам:

А(верх): x_н=0; у_к=0,00144

В(низ): х_к=0,0151; у_н=0,0288

Число единиц переноса(ЧЕП) будет равно,

Высота слоя насадки выражается формулой

где, - высота единицы переноса(ВЕП),

где, G-постоянный по высоте колонны расход инертного газа, кг/с;

- средний коэффициент массопередачи, ;

S-площадь поперечного сечения колонны, м²;

- удельная поверхность сухой насадки(табл.ЧVII);

ш=0,9-коэффициент смоченности насадки,

Площадь определяем по формуле, м²

Расход воздуха, кг/с

где, - плотность воздуха при н.у.

Преобразуем коэффициент массопередачи,

Тогда,

Высота слоя насадки, м



Задача 2

Рассчитать печь без пароперегревателя для нагрева мазута. Топливо - газ:

Таблица 1 - Исходные параметры.

Про-сть печи по мазуту G, кг/ч	Температура сырья на входе tвх, ?С	Температура сырья на выходе tвых, ?С	Давление сырья на выходе Pвых, МПА
65 000	320	425	0,014

Дано: G =50 000 кг/ч tвх = 350 ?С tвых =450 ?С Pвых =0,014 МПА Н2 =2,8 %(об) СН4 =33,2 %(об) С2Н6 =47,6 %(об) С3Н8 =7,3 %(об) С4Н10 =8,0 %(об) N2 =1,1 %(об)	Решение: 1)Расчет процесса горения. Теплота сгорания газообразного топлива рассчитывается по правилу аддитивности: где - теплота сгорания i-ого компонента топлива; - мольная доля i-ого компонента топлива. Рассчитаем элементарный состав газообразного топлива, %: где, -число атомов компонента топлива; -содержание соответствующих компонентов, %;
Рассчитать печь



Теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг топлива:

Действительный расход воздуха:

где - коэффициент избытка воздуха (б =1,05 - 1,25 для газообразного топлива) принимаем б = 1,15.

Тот же расход воздуха при нормальных физических условиях:

где =1,293 - плотность воздуха при нормальных физических условиях.

Масса дымовых газов, образующихся при сжигании 1 кг топлива:



Общая масса продуктов сгорания

Объемный состав продуктов сгорания на 1кг топлива при нормальных условиях, м³/кг:

Объем дымовых газов при любой температуре и давлении, отличном от нормального:



Плотность дымовых газов при нормальных физических условиях:

2) Расчет радиантной камеры.

Определим энтальпию продуктов сгорания:

где - значение средней удельной теплоемкости.

КПД печи определяется по формуле

где = 0,06 потери теплоты в окружающую среду.

- потери теплоты с уходящими из печи дымовыми газами, температура которых принимается на 100-150 выше температуры сырья на входе в печь. расход теплопередача мазут скруббер



Определим полезную тепловую мощность.

где - производительность печи по сырью.

,,-соответственно энтальпия пара и жидкости на выходе из печи и энтальпия жидкости (сырья) на входе в печь.

e - доля отгона сырья на выходе из печи (задаемся е = 0,3)

Определяем относительную плотность ,по формуле

где, ;

где б - средняя температурная поправка на один градус.

Часовой расход топлива,

3) Алгоритм расчета радиантной камеры.

1. Принять температуру дымовых газов, покидающих топку, в соответствии с назначением печи

2. Определить максимальную расчетную температуру горения

где - средняя теплоёмкость продуктов сгорания 1 кг топлива при ,

3. Вычислим количество теплоты воспринимаемое сырьем в радиантных трубах:

4. Подсчитать количество теплоты передаваемое сырью в камере конвекции:

5. Определить площадь эквивалентной абсолютно черной поверхности по формуле



где - теплонапряженность абсолютно черной поверхности, по значениям Т_п, Т_max, и Т_ст.

6. Определить температуру стенки экрана используя уравнение

По найденному значению энтальпии сырья определяют температуру сырья:

7. Рассчитаем температуру наружной поверхности труб по уравнению

где - повышение температуры труб за счет загрязнений, пример равной 20

Тогда интерполируя по графику получаем,

8. Задать степень экранирования кладки . Для современных печей . Примем равной 0,5.



9. Определить эквивалентную лучевоспринимающую поверхность

10. Определить площадь экранированной плоской поверхности заменяющей трубы:

где - фактор формы, показывающий, какая доля теплоты поглощается фактическими трубами от того количества теплоты, которое в тех же условиях поглощала бы полностью экранированная поверхность.

При однорядном экране, расстоянии между трубами 2d и длиной радиантных труб =18 м, принимаем фактор формы K = 0,87.

11. Определить ширину экрана, вычисляя ту ее часть, которая непосредственно омывается дымовыми газами:

12. Принимаем трубчатую печь двухкамерной схемы. Задаем диаметр труб радиантной секции Для печи с двумя радиантными камерами общее число труб



13. Площадь поверхности радиантных труб

14. Определить общую площадь поверхности кладки с учетом фактических размеров радиантной камеры:

где - площадь всех стен;

- площадь пола и свода;

Проектируем радиантную камеру печи, на поде каждой камеры располагается - 29 труб, на своде - 30. Тогда ширина пода

Принимаем ,

А высоту боковой стенки примем 4,8м

Длина свода

Принимаем

15. Площадь плоской поверхности, эквивалентной площади труб, исходя из фактических размеров печи:



16. Подсчитать уточненную эквивалентную лучевоспринимающую поверхность:

17.Вычислить степень экранирования кладки:

Полученное значение достаточно близко к принятому ранее 0,5 и разница не вносит погрешности в расчете, поэтому пересчета не требуется.

18.Вычислить коэффициент теплоотдачи свободной конвекцией от продуктов сгорания к радиантным трубам:

19. Определить температурную поправку теплопередачи в топке:

где - постоянная излучения абсолютно черного тела, равная 5,67 Вт/(м²К⁴).



21. Характеристика излучения

22. Определить температуру продуктов сгорания на выходе из топки:

23. Определить коэффициент прямой отдачи - отношение количества теплоты, воспринимаемого радиантными трубами, к количеству теплоты, выделенному при сжигании топлива:

24. Уточнить количество теплоты полученное радиантными трубами:

25. Рассчитать тепловую напряженность радиантных труб:

4) Расчет камеры конвекции.



5) Алгоритм расчета камеры конвекции.

1. Определить тепловую нагрузку камеры конвекции:

2. Рассчитать температуру сырья на выходе из труб конвекции:

По найденному значению энтальпии сырья определяют температуру сырья:

3. Определить средний температурный напор с учетом того, что в камере конвекции в трубах и дымовые газы движутся противотоком (индекс противоточности равен 1):



4. Принять температуру наружной поверхности трубы на больше средней температуры сырья, т.е.

5. Определить коэффициент теплопередачи:

где , - коэффициенты теплоотдачи соответственно конвекцией ( вынужденной) и излучением от дымовых газов к конвекции трубам.

6. Вычислить коэффициент теплоотдачи излучением по формуле Нельсона:

7. Посчитать массовую скорость дымовых газов:

где - секундный расход дымовых газов кг/с ,

- живое сечение камеры конвекции ,



где

Примем что трубы камеры конвекции d=102*6 мм, число труб в горизонтальном ряду равно 5, шаг между осями труб

Секундный расход дымовых газов

8. Определить коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к трубкам:

где - коэффициент, зависящий от средней температуры дымовых газов, принимаем равным 22,5.



9. Площадь поверхности нагрева конвекционных труб

10.Число труб в камере конвекции

11. Определить теплонапряженность конвекционных труб:



Список использованных источников

1 Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / К.Ф. Павлов,П.Г. Романков, А.А. Носков. - М. : Химия, 1987. - 570 с.

2 Поникаров, И.И. Расчеты машин и аппаратов химических производств и нефтегазопереработки (примеры и задачи) / И.И. Поникаров, С.И. Поникаров, С. В. Рачковский. - М. : Наука, 2008. - 713 с.

Размещено на Allbest.ru

...