【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 是熱流體進(jìn)入爐體，為了保證對(duì)流室的換熱效果，煙氣的出爐溫度應(yīng)高于被加熱介質(zhì)進(jìn)爐溫度 120℃ 以上。 ?。?ts = 280+120=400℃ 。 加熱爐本身的設(shè)計(jì)熱效率 1 2 3100 % q q q? ? ? ? ? 式中： η—— 加熱爐的設(shè)計(jì)熱效率， %； q1—— 煙氣離開加熱爐帶走的熱量損失， %； q2—— 加熱爐表面散熱損失， %； q3—— 機(jī)械和化學(xué)不完全燃燒損失， %。 根據(jù)煙氣的出爐溫度，查“煙氣熱量損失圖”，得 q1=18%， q2 與 q3 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取 q2+q3= 3% 。 (也可看作 q2+q3 為輻射段加對(duì)流段總熱損失 ) 1 0 0 % 1 8 % 3 % 7 9 %? ??? ? ? ? 燃料油用量 在熱平衡計(jì)算時(shí)，燃料，空氣，霧化蒸汽帶入的顯熱與燃料燃燒放出的熱量 lQ 相比，數(shù)值很小，僅 1%誤差，可忽略不計(jì)。工程上為簡(jiǎn)便起見，往往把這三項(xiàng)帶入顯熱忽略。 計(jì)算公式： QB Ql ???? ? 33 10 98 1 10 ? ? ?? ?? 3584 / /kg hkg s?? 煙氣流量 計(jì)算公式： ggW G B?? 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 gsG 1 L W? ? ? 式中： Wg—— 煙氣流量， kg 煙氣 /h； B—— 燃料用量， kg 燃料 /h； Gg—— 煙氣量， kg 煙氣 /kg 燃料； Ws—— 霧化蒸汽量， kg 蒸汽 /kg 燃料。加熱爐的燃燒器采用內(nèi)混式蒸汽霧化，霧化蒸汽量可取 0 .4 /sW k g k g? 蒸 汽 燃 料。 實(shí)際空氣量： 0LL1 . 2 1 4 . 4 4 1 7 . 3 2 8 k g / k g??????? ? ? 空 氣 燃 料 煙氣量： gG 1 1 7 . 3 2 8 0 . 4 1 8 . 7 2 8 k g / k g? ? ? ? ?? 煙 氣 燃 料 煙氣流量： 3gW 1 8 . 7 2 8 3 5 8 4 6 7 . 1 2 1 0 k g / h = 18 .64 k g? ? ? ? ?? 煙 氣煙 氣 /s 輻射段計(jì)算 輻射段基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 輻射段熱負(fù)荷 輻射段的熱負(fù)荷取加熱爐總熱負(fù)荷的 70%， 4R3Q 7 0 % Q = 7 0 % 3 3 . 1 9 8 = M W = 1 9 9 9 1 0= 2 3 . 2 4 1 0 /K J S? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ?? ?? 千 卡 / 時(shí) 輻射爐管管壁平均溫度 爐管介質(zhì)的平均溫度： wT 1 4 2 4 2 0 / 2 2 8 1? ? ? ? ?（ ） ℃， 輻射管的平均溫度可取比爐管介質(zhì)平均溫度高 42 ℃ ， 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 即： wwT T 42 28 1 42 32 3?? ? ? ? ? ?℃。 輻射管平均表面熱流密度 被加熱介質(zhì)為原油，采取單面輻射，取輻射管表面的平均熱流密度為 25 kw/m2。 輻射管表面強(qiáng)度 參閱考“輻射爐管表面強(qiáng)度和管內(nèi)質(zhì)量流速經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)”取輻射爐管表面強(qiáng)度2Rq 2 8 7 0 0 /?? ?千 卡 米 時(shí)。 輻射管加熱面積 計(jì)算公式： 4RR RQ 1 9 9 9 1 0A 6 9 6 . 6 mq 2 8 7 0 0 ????? ??? ??? ?? 式中： AR—— 輻射管加熱表面積， m2 ； QR—— 輻射段的熱 負(fù)荷，千卡 /時(shí)； qR—— 輻射爐管的表面強(qiáng)度， 2 ?千 卡 /米 時(shí) 。 輻射段爐體尺寸確定 輻射管管徑 參閱考“輻射爐管表面強(qiáng)度和管內(nèi)質(zhì)量流速經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)”取輻射爐管管內(nèi)質(zhì)量流速GF = 1200 kg/(m2 s)。 [1] 3FW 2 7 3 . 9 7 1 0 k g / h k g s? ? ?? ?? ?????? ? 選用管程數(shù) N = 4， FiF3W1d30 N G1 273 .97 1030 4 120 0 2 m????????? ??????? ? ?? 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 式中： di—— 輻射爐管內(nèi)徑， m； GF—— 管內(nèi)流體質(zhì)量流速， kg/m2 s； WF— — 管內(nèi)流體流量， kg/h； N—— 管程數(shù)。 選用公稱直徑 Φ127 的爐管，管間距為 250mm。 輻射段爐管長(zhǎng)度和節(jié)圓直徑 輻射管長(zhǎng)度和爐膛高度滿足下式關(guān)系 RA D LC ?? ?? 式中： AR—— 輻射管加熱表面積， m2； C—— 管心距與輻射管外徑之比； L—— 輻射管長(zhǎng)度， m； D? —— 輻射室節(jié)圓直徑， m； 根據(jù)要求，試確定高徑比 L/D ?? ， 可以得到： D L?? ?? ?? 解得： D＇ = m， L＝ m。 根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用爐管的長(zhǎng)度為 15000 mm， 222D 69 6. 6L269 6. 6159. 41 m???????????? ???????? ? 爐膛高度 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 H=L+上下彎頭高度 +膨脹長(zhǎng)度 +上部間隙 上下彎頭高度為 : 03d 3 0 . 1 2 72 2 0 . 3 8 m22? ?? ? ? ? ? 爐管每米的膨脹長(zhǎng)度為 10mm，則膨脹長(zhǎng)度為： 15 = m。 上部間隙為 。 則爐膛高度為： H=15+++= m 爐管數(shù) RA 6 9 6 . 6n 1 1 6 . 4d L 3 . 1 4 0 . 1 2 7 1 5?? ? ??? 取爐管的根數(shù)為 n=117 根 爐膛直徑 D D 2d??? 實(shí)際節(jié)圓直徑： n S 1 1 7 0 .2 5 0D 9 .3 1 m?????? ? ? ? 爐膛直徑： D 8 .2 8 2 0 .1 2 7 9 .5 6 m? ? ? ? ? 輻射段熱平衡計(jì)算 當(dāng)量平面面積 c p a2A n L S1 1 7 1 5 0 . 2 5 0 4 3 8 . 7 5 m????????? ? ? ? ?? 式中： Acp—— 當(dāng)量平面， m2； n—— 輻射管根 數(shù)； La—— 輻射管有效長(zhǎng)度， m； S—— 輻射管管心距， m。 氣體的交換因數(shù) 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 a）、煙氣中二氧化碳 (CO2)和水蒸氣 (H2O)的分壓值 p： 根據(jù)加熱爐的過?？諝庀禂?shù)，由“煙氣中 CO2 和 H2O 的分壓”圖查得 : [2] P = atm； b）、平均氣體的輻射長(zhǎng)度 L： 所采用的是圓筒型加熱爐，高徑比為 2，根據(jù)要求確定平均氣體的輻射長(zhǎng)度為一倍的爐體直徑。 即： L = D = m； c）、煙氣輻射率 εg： P L 0 .2 4 9 .4 1 2 .2 6 a tm m? ? ? ? ?； 試確定爐膛煙氣平 均溫度 Tg = 825 ℃ = 1098 K； 根據(jù) PL 值和 Tg 查“煙氣輻射率”圖得： εg = 。 [12] d）、爐膛總內(nèi)表面積 ΣF： 222F DL D4 1 15 1451 8 m????? ? ??????? ? ? ? ? ??????? ? ?? 式中 : ΣF—— 爐膛總內(nèi)表面積， m2。 e）、爐膛有效輻射率 εs: gsga c p g a c pFF[ 1 ( 1 ) / ( 1 ) ]F A 1 F A5 1 2 .9 8 0 .6 4 5 5 1 2 .9 80 .6 4 5 [ 1 ( 1 ) / ( 1 ) ]0 .8 8 4 3 8 .7 5 1 0 .6 4 5 0 .8 8 4 3 8 .7 50 .6 9 6??????? ? ? ? ?? ? ??? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ??? ?? ? 式中： Fa—— 有效吸收因數(shù)（對(duì)于管心距 S = 2D，取 Fa = ）。 f）、氣體交換因數(shù) F： 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 fs1F 111??? ?? 式中： εs—— 爐膛有效輻 射率； εf—— 爐膛表面輻射率； 對(duì)于爐管材料是碳鋼、鉻鉬鋼，取爐膛表面輻射率 εf=。 1F11 1 96 5???????? 輻射段熱平衡 輻射段傳熱速率方程式： 8 4 4 3a c p g w a c p g wR 1Q [ 4 . 9 3 1 0 F A F ( T T ) C F A F ( T T ] 1 . 1 6 3 1 0??? ? ? ? ? ? ?） 輻射段熱平衡方程式： 3R e a f s R gBQ 7 0 % Q Q Q Q 1 q q 1 03 . 6 ?? ? ? ? ? ? ? ? ?（ ） () 式中： QR—— 輻射段熱負(fù)荷， kW； Acp—— 當(dāng)量平面， m2； F—— 氣體交換因數(shù)； Fa—— 有效吸收因數(shù)； qR—— 輻射段表面散熱損失， %； qg—— 離開輻射段爐膛煙氣帶走的熱量損失 ， %； C1—— 系數(shù)。 a）、試確定 Tg = 825℃ = 1095 K，輻射段采用的圓筒型，系數(shù) C1 = 。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 8 4 4R30 . 8 8 4 3 8 . 7 54 0 . 6 0 0 . 8 8 4 3 8 . 7 5 0 . 6 5KWQ [ 4 . 9 3 1 0 0 . 6 5 ( 8 2 5 3 2 3 )( 8 2 5 3 2 3 ] 1 . 1 6 3 1 0??? ? ?? ? ? ???????? ? ? ?? ? ?? ? ? ????????? ? ? ? ?） b）、有效吸收因素： Fa = ； 輻射段表面損失： qR = 3%； 煙氣帶走的損失： qg = 18%。 33R33584Q 70 % 42 .3 4 10 20 2. 4 1 18 % 3% 103. 623 .4 2 10 kW?? ? ? ? ? ? ? ???? ??? ? ? ?（ ） () 熱負(fù)荷平衡，確定的 Tg = 825℃符合條件。 對(duì)流段計(jì)算 核算對(duì)流段熱負(fù)荷 管內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)的雷諾數(shù) 計(jì)算公式： iFdGRe μ? Re—— 雷諾數(shù)； di—— 爐管內(nèi)徑， m； GF—— 管內(nèi)介質(zhì)質(zhì)量流速， kg/m2 s； μ—— 管內(nèi)介質(zhì)平均溫度下的動(dòng)力粘度， Pa s； a）、爐管內(nèi)徑 di: 壁厚按照標(biāo)準(zhǔn)試選用 6 mm。 icd d m??????? ?????? ? b）、管內(nèi)介質(zhì)的質(zhì)量流速 GF： 對(duì)流段和輻射段一樣采用 4 管程。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 F2322441G36004d1 9 1 .7 8 1 0 136004 0 .1 2 11 1 5 8 .2 k g / m sniW????????? ??? ? ?????? ??? ? ?? ?（ ） 式中： qn—— 管內(nèi)介質(zhì)質(zhì)量流速， kg/h； di—— 爐管內(nèi)徑， m。 c）、管內(nèi)介質(zhì)的平均溫度 m 2 8 0 3 7 0t 3 2 5 5 9 8 K2?? ? ?℃ = d）、管內(nèi)介質(zhì)平均溫度下的粘度 υ： 已知任意兩溫度下的粘度，石油液體在其它溫度下的粘度安下式計(jì)算： υ e x p [ e x p (a + b ln T ] 0 .6??) 11a ln[ ln( υ 0. 6) ] b ln T? ? ? 1212l n [ l n ( υ 0 . 6 ) ] l n [ l n ( υ 0 . 6 ) ]b l n T l n T? ? ?? ? 式中： T T2—— 熱學(xué)溫度， K； υ υ2—— 液體分別在 T T2 溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度。 根據(jù)給定參數(shù)得在基準(zhǔn)溫度下的粘度： T1 = 80℃ = 353 K υ1 = cst T2 = 100℃ = 373 K υ2 = cst l n [ l n ( 5 8 . 4 0 . 6 ) ] l n [ l n ( 2 9 . 2 0 . 6 ) ]b 3 . 3 3l n 3 5 3 l n 3 7 3? ? ?? ? ?? a l n [ l n ( 5 8 . 4 0 . 6 ) ]