На основании передачи тепла от факела лучеизлучением определим температуру стенки трубы. Составим зависимость температуры от нагрузки.
Ттп
ТВН
| |||||
|
Составим баланс горения:
Q4 + Qг + Q5 = Q7
где: Q4- тепло технологического газа, кДж/1000нм3;
Qг- теплогоренияДж/1000нм3;
Q5- тепло потока воздуха, кДж/1000нм3;
Q7- тепло горения, кДж/1000нм3.
Расчитаем тепло горения:
Q7=tг∑ Cpi niд.г.
где: niд.г.- содержание i-го компанента в дымовых газах
Q5 =203661,51 кДж/1000нм3
Q4 =129918,48 кДж/1000нм3
Qд.г. =24322,58 кДж/1000нм3
Qт.п.=δφ((Tпл/100)4-( Tнсл/100) 4)
где: Tпл –температура пламени
Tнст–температуранаружнойстенки трубы
Расчитаем площадь реакционных трубок:
Fтр.=π*Dн*l*nтр
где: Dн – внешний диаметр реакционных труб;
l - длина реакционных труб;
nтр – количество труб.
Fтр.=3,14*0,114*10*504=1805м2
Qт.п.=11830751,43*103/3600*40,8/1805=74283,57 Вт/м2
Расчитаем температуру пламени горелки:
Tпл = (Tг- Tдг)/ln(Tг/ Tдг)
где: Tг –температура горения;
Tдг –температуда дымовых газов;
φпл=1/(1/ςст+fх(1/ςпл-1))=0,24
где: ςст –степень черноты стенки
fх =Fтр/(Fоп+Fтр)
где: Fтр – площадь реакционных труб;
Fоп – внутреняя площадь печи.
Fоп =2*12,685*9,94+2*20,99*9,94=669,36м2
fх =1805/(669,36+1805)=0,37
φпл=1/(1/0,8+0,73(1/0,2-1))=0,24
Qт.п.=δφ((Tпл/100)4-( Tсл/100) 4)
( Tсл/100) 4=(Tпл/100)4- Qт.п./ δφ
Tсл =100*((Tпл/100)4- Qт.п./ δφ)0,25
Tсл =100*(( Tпл/100)4-74283,57/5,67*0,24)0,25
Q7=tг(0,08*53,14+0,72*32,67+0,03*34,73+0,17*42,34)=36,01 tг
Q4 + Qг + Q5 = Q7
12918,48+203661,51+24322587,3=36,01 tг
tг =1794 ºС
Tпл =1794-1000/ln(1794/1000)=794/0,58=1368 ºС =1641К
Tсл =100*(( 1641/100)4-74283,57/5,67*0,24)0,25=100*11,59=1159К=886 ºС
Увеличим нагрузку на 5%
Tсл =100*(( 1641/100)4-74283,57*1,05/5,67*0,24)0,25=100*8,17=1113К=840ºС
Увеличим нагрузку на 10%
Tсл =787 ºС
Увеличим нагрузку на 15%
Tсл =724 ºС
Увеличим нагрузку на 20%
Tсл =647 ºС
Увеличим нагрузку на 25%
Tсл =543 ºС
При увеличении производительности температура стенок снижается, необходимо подвести больше тепла. Для этого необходимо увеличитькоэффициент тепло отдачи.
q=α(Tст-Tст)
qт=(λст/Rln(1+δcт/R)*(Tст-Tст) ВТ/м2
74283,57=18/0,057ln(1+0,02/0,057)(887- Tст)
74283,57=1125,77(887- Tст)
Tст = Tст –q/1125,7
Tст =887-74283,57/1125,7
Tст =822 ºС
α =q/(T-Tст)
α =74283,57/134
α =554,36
Полученные данные сведем в таблицу
Таблица 3.7
Нагрузка, | T | Tст | q | Δt | α |
74283,57 | 554,36 | ||||
85426,1 | 694,52 |
При увеличении нагрузки уменьшается температура стенок, что бы обеспечить заданню температуру, необходимо увеличить теплоотдачу, что достигается изменением геомнтрической формы таблеток катализатора.