Расчет трубчатой печи

 

Исходные данные [6]:

состав реакционного газа на входе и выходе табл. 3.2;

температура газа на входе 380 °С;

температура газа на выходе 860 °С;

температура дымовых газов на выходе 900 °С;

состав природного газа (об. %): СН₄ 93,7;

С₂Н₆ 3,2;

С₃Н₈ 1,1;

С₄Н₁₀ 1,3;

N₂ 0,7;

избыток воздуха на сжигание 1,25.

 

Уравнение теплового баланса будет иметь следующий вид:

,

где Q₀ – тепло, вносимое с исходной паро-газовой смесью; Q_пг – тепло, с вносимое природным газом, подаваемым на сжигание; Q_в – тепло, вносимое с воздухом, подаваемым на сжигание; Q_гор – теплота горения природного газа; Q – тепло, уходящее с паро-газовой смесью; Q_хр – тепло химической реакции; Q_дг – тепло, уходящее с дымовыми газами; Q_пот – потери тепла (принимаем 4 % от прихода).

По данным таблицы 3.5 рассчитываем теплоемкости компонентов на входе в печь при температуре 380 °С (653 К) [кДж/(м³°С)]: СН₄ – 2,48; С₂Н₆ – 4,26; С₃Н₈ – 6,17; С₄Н₁₀ – 7,90; N₂ – 1,37; Н₂ – 1,32; Н₂О – 1,65.

Средняя теплоемкость сухого газа на входе составит:

По данным таблицы 3.5 рассчитываем теплоемкости компонентов на входе в печь при температуре 860 °С (1133 К) [кДж/(м³°С)]: СН₄ – 3,42; N₂ – 1,46; Н₂ – 1,38; СО – 1,47; СО₂ – 2,40; Н₂О – 1,88.

Средняя теплоемкость сухого газа на выходе составит:

Теплота, вносимая исходной паро-газовой смесью:

МДж/ч.

Теплота, уходящая с паро-газовой смесью:

МДж/ч.

Тепло химической реакции:

Удельная теплота сжигания природного газа:

Количество кислорода на сжигание 1 м³ природного газа:

м³.

Количество воздуха на сжигание 1 м³ природного газа:

V_воз = 2,66/0,21 = 12,65 м³,

в т.ч. объем азота 9,99 м³.

Количество СО₂, образующееся при сжигании 1 м³ природного газа:

м³

Количество Н₂О, образующееся при сжигании 1 м³ природного газа:

м³

Остается кислорода:

м³

Состав дымовых газов при сжигании 1 м³ природного газа:

м³ об.%

СО₂ 1,09 7,55

О₂ 0,53 3,69

N₂ 10,69 74,32

Н₂О 2,08 14,45

Всего 14,39 100

По данным таблицы 3.5 рассчитываем теплоемкости компонентов природного газа и воздуха на входе в печь при температуре 18 °С (291 К) [кДж/(м³°С)]: СН₄ – 1,54; С₂Н₆ – 2,31; С₃Н₈ – 3,24; С₄Н₁₀ – 4,41; N₂ – 1,3; О₂ – 1,25.

Средняя теплоемкость природного газа на входе:

Средняя теплоемкость воздуха на входе:

По данным таблицы 3.5 рассчитываем теплоемкости компонентов дымовых газов на выходе из печи при температуре 900 °С (1173 К) [кДж/(м³°С)]: N₂ – 1,47; О₂ – 1,57; СО₂ – 2,42; Н₂О – 1,9.

Средняя теплоемкость дымовых газов:

Тогда уравнение теплового баланса перепишется как:

Решая полученное уравнение относительно V_пг, получаем расход природного газа, подаваемого на сжигание составит 14535 нм³/ч.

С учетом рассчитанного расхода природного газа составляем сводную таблицу теплового баланса.