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

топке при охлаждении дымовых газов от расчетной максимальной температуры горения Tac ДО температуры дымовых газов, покидающих топку Г„, воспринимается радиантными трубами. Разделив это тепло в соответствии с уравнением (XXI, 14) на все тепло, полезно выделенное при сгорании топлива, определяемое уравнением (XXI.5), получим коэффициент прямой отдачи

1=-1Е-=

Туакс Tq

Из уравнения (XXI.И) следует, что температура газов, покидающих топку,

7"о=РД7- -Ав).

Для определения эквивалентной абсолютно черной поверхности автор излагаемого метода предлагает формулу

где ф(Т) зависит от распределения температур в топке. Эта величина находится путем обобщения опытных данных и принимается равной 0,8 - 0,85.

Коэффициент Р определяется из уравнения

1.---!-

Здесь Ен и - соответственно степень черноты экрана и кладки печи (рекомендуется принимать е = £f = 0,9); Яд - эквивалентная плоская поверхность экрана, м; F - неэкранированная поверхность кладки топки, м; е„ - степень черноты поглощающей среды (продукты горения, факел); р - угловой коэффициент взаимного излучения поверхности экрана и кладки, характеризующий долю взаимно направленных пучков лучей.

Величина е зависит от концентрации трехатомных газов в продуктах сгорания топлива, приближенно е„ зависит от коэффициента избытка воздуха а. Для определения степени черноты поглощающей среды рекомендуется приближенное уравнение:

Е,=-(XXI. 15) 1+2,15а

Величину рда можно определять в зависимости от соотношения эквивалентной плоской поверхности Яд и неэкранированной поверхности кладки F:

при HJF < 0,5 Pf„ = HJF = v/(l-v); 540

при HJF > 0,5 PfH = Hy(F + HJ = HJ-LF = V,

где ZF- суммарная поверхность всей кладки (экранированной и неэкранированной).

Коэффициент \г характеризует степень экранирования кладки.

Принимая ф(Т1 = 0,85, Ен = =0,9 и исходя из уравнения (XXI.15), после преобразований получаем удобную для расчета зависимость

Я /Яд=---Вш-.

Как отмечалось выше, основные величины, определяемые при расчете прямой отдачи (количество тепла, воспринимаемого радиантными трубами, Qp, поверхность нагрева радиантных труб Яр, теплонапряженность поверхности нагрева др и температура газов, покидающих топку, Г„), являются взаимно связанными и, следовательно, достаточно принять или выбрать одну из них, чтобы определить значение других величин.

Удобным вариантом расчета прямой отдачи является такой, при котором принимают температуру дымовых газов, покидающих топку, и затем определяют остальные величины.

Следует еще раз отметить, что приемлемость того или иного режима работы топочной камеры может быть установлена только в результате проведенного расчета и получения соответствующих показателей, характеризующих ее работу. Это обстоятельство обусловливает необходимость проведения нескольких вариантов расчета при различных значениях температуры дымовых газов, покидающих топку.

Одним из показателей, характеризующих работу трубчатых печей, является теплонапряженность поверхности нагрева радиантных труб. Чем больше ее значение, тем эффективнее осуществляется теплопередача, а следовательно, тем меньшую часть в общей стоимости печи составляют удельные затраты на радиантные трубы.

Однако повышение теплонапряженности поверхности нагрева радиантных труб связано с необходимостью иметь более высокую температуру дымовых газов, покидающих топку (см. рис. XXII-16), что требует увеличения поверхности конвекционных труб или другого теплообменного устройства, использующего тепло дымовых газов (котел-утилизатор, пароперегреватель, воздухоподогреватель), так как в противном случае увеличатся потери тепла с отходящими дымовыми газами, снизится КПД печи и увеличится расход топлива. Следовательно, значение теплонапряженности поверхности нагрева радиантных труб надо выбирать с учетом вышесказанного. Поглощение тепла радиантными трубами происходит неравномерно, различные трубы и их участки работают с тепло-напряженностью, значительно отличающейся (локальная теплонапряженность) от среднего значения для всей радиантной поверхности.

Это положение обусловливается рядом обстоятельств:

а) спецификой поглощения лучистой энергии наружной поверхностью трубы, что подробно рассмотрено ранее; для печей различной конструкции эта неравномерность по окружности трубы оценивается коэффициентом ф, = 0,55;

б) неравномерностью поглощения тепла по длине трубы, учитываемой коэффициентом ф2 = 0,6 - 0,97;

в) различием в положении рядов труб радиантного змеевика по отношению к источникам излучения, оцениваемым коэффициентом фз = = 0,72-0,85.

В соответствии с отмеченным, максимальное значение локальной теплонапряженности q,, по сравнению со средним значением q

Ч макс

4>i4>24>3

По данным ВНИИнефтемаша для печей различной конструкции локальная теплонапряженность радиантных труб может превышать среднее значение в 2,2 - 4,0 раза.

От значения теплонапряженности поверхности нагрева зависит также и температура стенки труб. Температура стенки внутренней поверхности трубы может быть вычислена из уравнения

где f„p - температура продукта в данной трубе. К; дер - теплонапряженность этой трубы, отнесенная к внутренней поверхности, кВт/м; ttj - коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки трубы к нагреваемому продукту, кВт/(мК).

Из приведенного уравнения следует, что температура стенки трубы увеличивается с возрастанием теплонапряженности и уменьшается с увеличением коэффициента теплоотдачи аг (с повышением скорости движения нагреваемого продукта).

Температура стенки трубы может являться фактором, лимитирующим допустимую теплонапряженность поверхности нагрева радиантных труб, ограничивающую интенсивность коксообразования и другие нежелательные химические превращения, протекающие вследствие повышения температуры в пограничном слое нагреваемого продукта.

Так, например, трубы печей установок вакуумной перегонки мазута, нагрева масел, отгонки некоторых термически неустойчивых растворителей должны работать с пониженной теплонапряженностью поверхности нагрева радиантных труб.

В ряде случаев температура стенки трубы ограничивается соображениями ее прочности, например, при нагреве газообразных продуктов до высоких температур (пониженное значение коэффициента теплоотдачи Оз). Возможны случаи, когда высокая температура стенки трубы приводит к интенсивной ее коррозии и прогару.

Для разработанных типовых печей различной конструкции ВНИИнефтемаш рекомендует допускаемые средние теплонапряженности др поверхности нагрева радиантных труб, приведенные в табл. XXI.2.

На основе метода расчета теплопередачи в топке трубчатых печей, разработанного Н. И. Белоконем, и с учетом влияния вторичных излучателей было предложено следующее уравнение для определения температуры дымовых газов, покидающих топку:

Г„=1004

(XXI. 16)