Расчет основного технологического оборудования

Конструктивное оформление оборудования определяются технологическими параметрами протекающих в нем процессов. Для обеспечения сочетания прочности и надежности химической аппаратуры с ее экономичностью и материалоемкостью на стадии проектирования необходимо провести механический расчет, который характеризуется следующими параметрами:

Согласно справочным данным [7,207] тепловой эффект процесса пиролиза в стандартных условиях – 6133 кДж/кг.

1. Находим необходимую поверхность нагрева:

F

=

Q

/

q

уд[12, 103]

где

F – поверхность нагрева, м2;

Q - тепловая нагрузка печи, кДж/час;

qуд – удельный тепловой поток, Вт/м2

F = 22 147/40 = 554 м2

2. Используя данные из [9, 147]принимаем диаметр труб – 0,16 м, толщину стенки – 0,008 м. Находим общую длину труб:

L= F/

πd[10, 75]

где

L- общая длина труб, м;

F – поверхность нагрева, м2;

π – 3,14;

d – диаметр труб, м.

L = 554/ 3,14 ∙ 0,16 = 1 103 м

3. Число параллельных потоков m сырья в печи не рекомендуется брать больше 4. Для проектируемой печи принимаю m=4. Рабочая длина труб в одном потоке:

L

раб

= L/ m

где

Lраб - рабочая длина труб, м;

L- общая длина труб, м;

m – число параллельных потоков сырья

Lраб = 1 103/4 = 276 м

4. Согласно справочным данным [9, 247] рабочая длина одной трубы не более 9 м. Тогда количество труб равно:

N

=

L

раб/

Ln

где

N – общее количество труб;

Lраб – рабочая длина труб, м;

Ln – рабочая длина одной трубы, м

N = 276/9 = 31 труб

5. Рассчитываем время контакта τ:

τ =L

/

W

ср

[13, 104]

где

τ – время контакта, сек;

L - общая длина труб в основном потоке, м;

Wср – средняя скорость потока, м/сек.

Согласно справочным данным средняя скорость сырья для змеевиков типа SRT-II – 400-410 м/сек. Принимаем 400 м/сек, отсюда:

τ = 276/400= 0,7 сек

6. Рассчитываем теплоту, передаваемую радиантной камере печи:

Qp

=

B

∙

Q

р

n

∙

η

т

∙

μ[3, 286]

где

Qp – количество тепла, переданного радиантным трубам, кДж/час;

B – расход топлива. Кг/час;

Qрn – теплота сгорания топлива, кДж/кг;

ηт – к.п.д. топки

μ – коэффициент прямой отдачи

Теплота сгорания топливного газа – 32 000 кДж/кг, коэффициент прямой отдачи – 0,2 [10, 538], к.п.д. топки – 0,9

Qp = 13 000 ∙ 32 000 ∙ 0,9 ∙ 0,2 = 74 880 000 кДж/час

7. Рассчитываем поверхность нагрева радиантных труб:

Нр=

Qp

/

q

р

где

Нр – поверхность нагрева радиантных труб, м2;

Qp - количество тепла, переданного радиантным трубам, кДж/час;

qр – средняя теплонапряженность по камере радиации, кДж/м2 ,

Cредняя теплонапряженность по камере радиации равен 130 230 кДж/м2 (10, 524)

Нр= 74 880 000 / 130 230 = 575 м2

8. Рассчитываем теплоту, передаваемую конвекционной камере печи:

Qк=Q-

Qp

Qк = 134 479 250,40–74 880 000 = 59 599 250,40 кДж/час = 16 555,35 Вт/час

9. Рассчитываем поверхность нагрева конвекционных труб:

Fk

=

Qk

/К[12, 545]

где