Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 [ 171 ] 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

Рис. XXI-3. Схема, иллюстрирующая поглощение тепла пучком радиантных труб

Излучающая поверхность

димости топочного пространства ограничен с одной стороны касательной АВ, а с другой стороны лучом АС, т. е. углом ВАС.

В соответствии с законом Ламберта интенсивность лучей, попадающих в точку А, будет различной: максимальную интенсивность 4 имеет луч, перпендикулярный к касательной в токе А. Луч АС, падающий под углом а, обладает меньшей интенсивностью, равной госоза.

Путем элементарных преобразований можно показать, что для точки А угловой коэффициент

Фд = (l-l-sina)/2.

Коэффициент ф может быть подсчитан как отношение фд =ВК/ВЕ. Точка М, лежащая на нижней образующей, имеет угол видимости равный 180° и, следовательно, для нее ф = 1.

Точка Р поверхности трубы (см. рис. XXI-3) невидима со стороны топочного пространства и, следовательно, не будет поглощать тепло излучением непосредственно из топки; для этой точки угловой коэффициент Ф = 0. Подобным способом может быть определена интенсивность поглощения тепла любой точкой, лежащей на наружной поверхности трубы.

Если в прямоугольных координатах на оси абсцисс отложить значение периметра трубы, а на оси ординат значение углового коэффициента ф для некоторых произвольных точек поверхности трубы, то получим кривую, представленную на рис. XXI-4.

Согласно этому графику, количество тепла, поглощенного нижним рядом радиантных труб, различно для различных участков этих труб. Наибольшее количество тепла поглощается в точке М, а затем эта величина уменьшается влево и вправо от точки М.

Если взять прямоугольник площадью равновеликой площади заштрихованной фигуры (см. рис. XXI-4), то высота этого прямоугольника равна среднему значению коэффициента фр для всей трубы.

Значение среднего углового коэффициента ф<.р позволяет определить размер плоской поверхности, эквивалентной данной трубе по количеству поглощенного тепла. Так, в нашем случае размер плоской поверхности, эквивалентной трубе по количеству тепла, поглощенного из топочного пространства,

Рис. XXI-4. Кривая изменения углового коэффициента по длине окружности трубы

где d, 1 - соответственно диаметр и длина трубы.

Итак, труба, имеющая фактическую поверхность / = ndl, в данных условиях воспринимает столько же тепла, сколько и плоская поверхность К-

Из аналогичных графических построений (см. рис. XXI-3) следует, что радиантные трубы, расположенные во втором ряду и менее освещенные, получают из топки меньше тепла, чем нижний ряд радиантных труб. Так, для точки N, расположенной аналогично точке М нижней трубы, значение угла видимости, ограниченного лучами FN и HN, намного меньше угла видимости для точки М, равного 180°.

Подобная графическая интерпретация наглядно показывает неравномерность поглощения тепла из топки не только в пределах поверхности одной трубы, но и для разных труб, принадлежащих верхнему и нижнему рядам.

Из построения (см. рис. XXI-3) следует также, что некоторые лучи, исходящие из топочного пространства, пройдут между трубами и поглотятся непосредственно сводом печи (луч RS). Свод, обладающий высокой степенью черноты, поглощает тепло и вследствие значительной толщины свода и хорошей его изоляции нагреется и начнет в свою очередь излучать тепло.

Энергия, излучаемая сводом, частично поглощается верхними и нижними рядами труб; поток лучей от свода обратен по направлению потоку лучей из топки. При этом точка D верхнего ряда труб по отношению к потоку лучей, отходящих от свода, находится в тех же условиях, что и точка М нижнего ряда по отношению к потоку лучей из топки.

Это, так называемое обратное излучение свода в некоторой степени выравнивает тепловую нагрузку радиантных труб, однако неравномерность поглощения тепла различными участками верхнего и нижнего рядов радиантных труб по-прежнему сохраняется, так как вследствие более высокой температуры в топке интенсивность потока лучей из топки значительно выше интенсивности потока лучей от свода.

Из схемы (см. рис. XXI-3) видно, что распределение поглощенного тепла между верхним и нижним рядами труб, а также неравномерность поглощения тепла для каждой данной трубы зависят от расстояния между трубами. Чем меньше эта величина, тем меньше тепла поглотят верхние радиантные трубы и тем меньше роль обратного излучения от свода.

Для определения размера плоской поверхности Яд, эквивалентной по количеству поглощенного тепла пучку радиантных труб, а также для нахождения степени неравномерности тепла, поглощаемого различными

участками труб, удобно пользоваться графиком, составленным Хоттелем (рис. XXI-5), где по оси абсцисс отложено отношение т расстояния между центрами труб к диаметру трубы, т.е. расстояние между осями двух смежных труб, выраженное числом диаметров труб. По оси ординат отложен фактор формы К, показывающий отношение количества тепла, поглощенного пучком радиантных труб, к количеству тепла, поглощенного при прочих равных условиях плоской поверхностью, который по значению равен заэкранированной поверхности кладки. Так, если фактор формы К = 0,88, то данный пучок радиантных труб поглощает 88 % количества тепла, которое при тех же условиях поглотила бы заэкранированная поверхность кладки.

Каждая из шести кривых (см. рис. XXI-5) представляет зависимость фактора формы К от расстояния между центрами труб и числа рядов труб при прямом излучении топки, обратном излучении свода и суммарном излучении.

В табл. XXI. 1 приведены значения фактора формы К, определенные по графику Хоттеля при расстоянии между осями труб, равном 2d. Данные этой таблицы позволяют сделать следующие выводы:

1. Двухрядный экран поглощает тепла в 0,98:0,88 = 1,11 раза больше, чем однорядный экран, при этом поверхность радиантных труб увеличивается почти в 2 раза.

Вследствие высокой стоимости труб в общей стоимости печи размещение радиантных труб в два ряда при одностороннем облучении нецелесообразно. Такое расположение радиантных труб оправдывается только в отдельных случаях.

2. При размещении радиантных труб в два ряда поглощенное тепло неравномерно распределяется между верхним и нижним рядами труб. Доля тепла, поглощенного верхним и нижним рядами труб в отдельности, по отношению к количеству тепла, поглощенного обоими рядами, соответственно составит:

Рис. XXI-5. График Хоттеля для определения фактора формы iC:

I - общее количество тепла, передаваемого двум рядам; 2 - то же, одному ряду (всего один ряд); 3 - количество тепла, передаваемое нижнему ряду (всего два ряда); 4 - прямое излучение, передаваемое нижнему ряду; 5 - общее количество тепла, передаваемого верхнему ряду (всего два ряда); 6 - прямое излучение, передаваемое верхнему ряду (всего два ряда)