Московский Государственный Университет Инженерной Экологии
Кафедра: Техника переработки природных топлив
Тема: Алгоритм оптимизационного расчета трубчатой печи
Преподаватель:ХХХ
Студент:ХХХ
Гр. ХХХ
Москва
2005 Г.
Результаты расчета по блоку 1 tП= 825 С
|
h1 |
h3 |
Q |
h0 |
|
|
TП |
hП |
В |
Qp |
h2 |
t2 |
N |
QK |
|
314.0 |
459.3 |
2906.0 |
21.3 |
673.15 |
462.3 |
1098.15 |
1014.5 |
0.07519 |
2046.0 |
357.0 |
212.6 |
1.617 |
859.3 |
Данные для расчета по блоку 1
Температура НП на входе в ЗК t1=180°С
То же на выходе из ЗТ t3=280°С
Температура ПС на
выходе из печи
Удельная энтальпия топлива hB=45.50кДж/кг
То же воздуха hL=20.10кДж/кг
То же форсуночного пара hW=3215.1кДж/кг
Расход НП G=20кг/с
КПД печи термический
Постоянная Т0=273.15К(°С )
Удельная газопроизводительность
топлива NB=21.50кг/кг
Удельный расход воздуха на горение LB=20.50кг/кг
То же форсуночного пара WB=0
Коэффициенты формул (30),(50)
|
k |
|
|
|
|
|
|
CO2 |
-264,619 |
46,220 |
1,400137 |
12,0649 |
-2,8352 |
|
H2O |
1062,45 |
120,31 |
4,083193 |
6,6078 |
-1,9959 |
|
N2 |
481,5728 |
67,849 |
2,369959 |
1,75752 |
1,9275 |
|
O2 |
582,162 |
59,588 |
1,975583 |
4,4733 |
7,683 |
|
Ar |
0 |
33,972 |
1,2437 |
0 |
0 |
|
SO2 |
20,9506 |
35,697 |
1,110611 |
7,61904 |
-19,6325 |
Коэффициенты формул (5),(10),(70)
|
|
|
|
|
153,8 |
0,5284 |
2,010 |
Массовые доли компонентов ПС
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
gk |
0,1270 |
0,1130 |
0,7240 |
0,0360 |
0 |
0 |
Данные для расчета по блоку 2
Коэффициенты формул (130), (135), (175)
|
|
|
|
|
-2,309 |
7,846 |
-8,999 |
Допускаемая температура нагрева НП tG=320°С
Коэффициент
равномерности нагрева топочного экрана 
Коэффициент
теплопроводности материала труб ЗТ 
Тепловое сопротивление загрязнений внутри труб ЗТ Rt=0
Результаты расчета по блоку 2
|
nw |
d |
β |
T |
t32 |
t23 |
f |
I1 |
I2 |
qm |
A |
K2 |
α2 | |||||
|
| |||||||||||||||||
|
1 |
0.147 |
0.0408 |
1.082 |
61042.0 |
246.3 |
8.661 |
0.1152 |
28.51 |
18.06 |
113.3 |
0.1030 |
0.892 | |||||
|
| |||||||||||||||||
|
|
|
tm |
q*) |
|
tA |
TA | |||||||||||
|
| |||||||||||||||||
|
0.1341 |
0.1341 |
332.0 |
18.06 |
320.0 |
268.6 |
541.8 | |||||||||||
Блок 1. Расчеты теплового баланса трубчатой печи.
Удельная энтальпия НП на входе в ЗК, кДж/кг:
5 
314,0
То же на выходе из печи ЗТ, кДж/кг
10 
459,3
Тепловая мощность печи, кВт:
15 
2906
Удельная приведенная исходная энтальпия ПС, кДж/кг
20 
21,3
Температура ПС на выходе из печи, К
25 
673,15
Удельная энтальпия ПС на выходе из печи, кДж/кг:
30 
462,3
Температура ПС на перевале, K:
45 
1098,15
Удельная энтальпия ПС на перевале, кДж/кг:
50 
1014,
Расход топлива, кг/с:
55 
0,07519
Тепловая мощность топки, кВт:
60 
2046,3520
Удельная энтальпия НП на выходе из ЗК (на входе в ЗТ), кДж/кг:
65 
357,0
Температура НП на выходе из ЗК (на входе в ЗТ), С
70 
212,62245
Расход ПС, кг/с:
75 
1,617
Тепловая мощность камеры конвекции, кВт:
80 
859,3
Блок 2. Расчеты теплопередачи в топочном змеевике.
Внутренний диаметр труб ЗТ, м:
100 
0,147
Критерий тонкостенности труб ЗТ:
105 
0,0408
Отношение площадей наружной и внутренней поверхностей труб ЗТ:
110 
1,082
Средняя арифметическая температура НП в ЗТ,С
115 
246,3
Расчетный комплекс, С:
120 
61042,0
Функция параметров потока НП в ЗТ для турбулентного режима течения, (кг/с)^0,8/м^1,
125 
8,661
Интеграл I функции физических свойств НП в ЗТ, кВт*(с/кг)^0,8/м^0,2
130 
0,1152
Интеграл I функции физических свойств НП в ЗТ, кВт*(с/кг)^0,8/м^0,2
135 
28,51
Расчетная средняя допускаемая теплонапряженность наружной поверхности труб ЗТ, кВт/м^2
145 
18,06
Минимальная наружная поверхность труб ЗТ, м^2
150 
113,3
Функция физических свойств НП на входе в ЗТ, кВт*(с/кг)^0,8/(м^0,2*к)
175 
0,1030
Коэффициент теплообмена потока НП со стенкой трубы ЗТ на входе в ЗТ, кВт/(м^2*К)
180 
0,892
Тепловое сопротивление стенки трубы ЗТ, м^2*К/кВт
185 
0,1341
То же и загрязнений с внутренней поверхности трубы, м^2*к/кВт
190 
0,1341
Максимальная расчетная температура стенки трубы ЗТ, Celsium
195 
332.0
Проектная теплонапряженность наружной поверхности труб ЗТ (первое приближение), кВт/м^2
200 
18,06
Проектная температура внутренней поверхности труб ЗТ (первое приближение), оС
205 
320
Средняя интегральная температура наружной поверхности топочного экрана, оС
210 
268,6
То же, К
215 
541,8
Блок 3. Расчеты теплопередачи в топочном пространстве.
Блок 3.1. Предварительные расчеты.
Разность допускаемой и проектной теплонапряженностей топочного экрана, кВт/м2
220 
0,00
Условие:
225 IF Δqm >0 THEN GOTO 245
230 
0,6576
То же с отражающей стенкой
235 
0,8827
Расчетная температура ПС в топке, К
240 
1149,4
Конвективная составляющая тепловой мощности топки, кВт
245 
557,1
Потребная ЭАЧП топки, м2
250 
15,8
Блок 3.2. Расчет минимально возможной ЭАЧП топки
Параметр числа труб ЗТ
255 
8
Число труб ЗТ
260 
16
Внутренний диаметр ЗТ, м
265 
1,461
Высота расчетной поверхности топочного экрана (расчетная высота прямых участков труб ЗТ),
270 
14,2
Разность расчетной и максимальной высот труб ЗТ, м
275 
-0,838
Условие:
280 IF Δlm > Δl THEN Np = Np + 1 GOTO 260
Взаимная поверхность лучистого теплообмена (ВПЛТ) между ПС и воображаемой цилиндрической поверхностью, покрывающей топочный экран, м2
285 
64,98
ВПЛТ между ПС и неэкранированной поверхностью топки, м2
290 
1,675
Отношение расчетной высоты труб ЗТ к внутреннему диаметру ЗТ
295 
9,696
Коэффициент облученности воображаемой цилиндрической поверхности, покрывающей топочный экран, подом топки
300 
0,9974
ВПЛТ между подом топки и воображаемой цилиндрической поверхностью, покрывающей топочный экран, м2
305 
1,671
Средняя длина пути луча в поглощающей среде до внутренней поверхности цилиндра с размерами Dxl, м
310 
1,250
Степень черноты ПС в топке
315 
0,2653
Эквивалентная ВПЛТ между ПС и расчетной поверхностью топочного экрана, м2
320 
13,70
ЭАЧ ВПЛТ между ПС и подом топки, м2
325 
0,4000
ЭАЧ ВПЛТ между подом топки и расчетной поверхностью топочного экрана, м2
330 
0,8779
ЭАЧП топки, отвечающей размерам Dxl, м2
335 
13,97
Минимально возможная ЭАЧП топки, м2
340 
13,97
Разность минимально возможной и потребной ЭАЧП топки, м2
345 
-1,828
Условие:
350 IF modΔПГ <= ΔПГ THEN GOTO 510
355 IF Δqm >0 THEN Np = NAp GOTO 375
360 IF ΔПГ <- ΔПГ THEN GOTO 370
365 ELSEPRINT„ПQ<minПГ– условие ПГ= ПQне выполняетсяGOTO550
Блок 3.3. Расчет проектной ЭАЧП топки
370 
10
375 n=20
380 D=1,865
Разность расчетного и максимального внутренних диаметров ЗТ, м
385 
-1,735
Условие:
390 IF ΔDm > ΔD THEN GOTO 410
395 l=14,63
Разность расчетной и минимальной высот труб ЗТ, м
400 
11,6
Условие:
405 IF Δlm < -Δl THEN GOTO 410 ELSE GOTO 415
410 PRINT „ПQ > max ПГ при q=qm” A=A+ΔA NAp = Np – 1 GOTO 495
415 
85,71
420 
2,733
425 R=7,840
430 
0,9960
435 
2,722
440 
1,578
445 
0,2986
450 
20,33
455 
0,7345
460 
1,36
465 
20,811
Невязка расчета проектной и потребной ЭАЧП топки, м2
470 
5,012
Условие:
475 A 116,89
480 IF Δqm >0 IF ΔПГ <- ΔП THEN A=A+ΔA GOTO 495
485 IF ΔПГ <- ΔП THEN GOTO 495
490 IF ΔПГ > ΔП THEN A=A+ΔA NAp = Np – 1
Проектная теплонапряженность наружной поверхности топочного экрана, кВт/м2
495 
17,507
Максимальная локальная проектная температура внутренней поверхности труб ЗТ, оС
500 
320,00
505 GOTO 210
510 
20,811
Блок 3.4. Расчет проектных размеров топочных поверхностей и температуры футеровки
Шаг труб ЗТ, м
515 
0,318
Полная длина ЗТ, м
520 
302,49
Наружный диаметр ЗТ, м
525 
1,779
Высота ЗТ, м
530 
15,10
535 
2,097
Высота топочного пространства, м
540 
15,58
Расчетная температура внутренней поверхности футеровки топки, оС
545 
630,37
Блок 4. Расчеты теплопередачи в камере конвекции.
Блок 4.1. Предварительные расчеты.
Расчетная температура ПС в камере конвекции, К
700 
885,65
То же НП в ЗК, оС
705 
196,311
То же, К
710 
469,461
Внутренний диаметр труб ЗК, м
715 
0,147
Критерий тонкостенности труб ЗК
720 
0,04082
Отношение площадей наружной и внутренней поверхностей труб ЗК
725 
1,082
Функция физических свойств НП при температуре t12
730 
0,096
Расчетный коэффициент теплообмена потока НП со стенкой трубы ЗК, кВт/(м2К)
735 
0,8337
Тепловое сопротивление стенки трубы ЗК, м2К/кВт
740 
0,12404
То же и загрязнений с внутренней и наружной поверхностей трубы, м2К/кВт
745 
0,12404
Средний температурный напор в камере конвекции, оС
750 
383,3
Средняя длина пути луча в поглощающей среде до наружной поверхности труб шахматного пучка с размерами dHK,Sr,SB, м
755 
0,5374
Степень черноты ПС в камере конвекции
760 
0,215
Блок 4.2. Расчет основных размеров камеры конвекции и ЗК для турбулентного режима потока ПС
765 
6
Расчетная длина труб ЗК (расстояние между трубными решетками), м
770 
2,089
Габаритная длина ЗК, м
775 
2,586
Длина камеры конвекции в свету, м
780 
2,735
Ширина камеры конвекции в свету, м
785 
2,067
Живое сечение камеры конвекции, м2
790 
3,239
Скорость потока ПС в живом сечении, м/с
795 
1,308
Число Рейнольдса потока ПС
800 
2162,73
Условие:
805 IF ReNk <=1*103 THEN nГ = nГ – 1 GOTO 785
Блок 4.3. Расчет проектного числа труб ЗК
Коэффициент теплопередачи от потока ПС к потоку НП, кВт/м2К
810 
0,03873
Расчетное число труб ЗК
815 
55,51
Коэффициент теплообмена конвекцией потока ПС с шахматным пучком труб ЗК, кВт/м2К
820 
0,01482
Расчетный комплекс
825 
0,05402
Температура наружной поверхности труб ЗК, К
830 
490,79
Коэффициент теплообмена радиацией потока ПС с пучком труб ЗК, кВт/м2К
835 
0,02150
Общий коэффициент теплообмена потока ПС с пучком труб ЗК, кВт/м2К
840 
0,03632
Невязка принятого и расчетного коэффициентов теплообмена, кВт/м2К
845 
0,004499
Условие:
850 IF Δαk > Δα THEN αk1 = αk GOTO 810
Проектное число труб ЗК
855 
56,0
Невязка расчетного и проектного чисел труб ЗК
860 
-0,488625
Условие:
865 IF Δnk <- Δn THEN lk = lk – 0.001 GOTO 775
Число труб в неполном горизонтальном ряду ЗК
870 
2
Число рядов труб ЗК по вертикали
875 
10
Блок 4.4. Расчет других размеров ЗК и камеры конвекции
Длина прямых участков труб ЗК, м
880 
2,101
Полная длина ЗК, м
885 
145,10
Габаритная ширина ЗК, м
890 
1,908
Габаритная высота ЗК, м
895 
1,749
Расчетная наружная поверхность труб ЗК, м2
900 
58,42
Высота камеры конвекции, м
905 
2,226
Блок 5. Расчеты теплопередачи через тепловую изоляцию топки.
Блок 5.1. Расчет толщины слоя футеровки топки
Плотность потока теплопотерь с поверхности кожуха, кВт/м2:
910.
0,7350
Температура наружной поверхности слоя футеровки, ˚С:
915.
87,39
Средняя температура слоя футеровки, ˚С:
920.
358,88
Коэффициент теплопроводности материала футеровки, кВт/(мК):
925.
0,000152038
Толщина флок футеровки, м:
930.
0,112