3. Расчет поверхности нагрева радиантных труб в топке

Поверхность нагрева радиантных труб, м², рассчитывается по формуле:

(1)

где Q_p – количество тепла, переданное сырью в камере радиации, кВт,

q_p – теплонапряжение радиантных труб, кВт/м².

Количество тепла, переданного сырью в камере радиации (топке), определяют из уравнения теплового баланса топки:

(2)

г де: - к.п.д. топки, - энтальпия дымовых газов на выходе из топки при температуре Т_п, которую примем на 150 К выше температуры дымовых газов, покидающих камеру конвекции. Энтальпия определяется по графику q-T. Ранее приняли потери тепла в окружающую среду 6%. Пусть 4%. Тогда =0.96=96%.

теплонапряжение радиантных труб принять в интервале 60-70 кВт/м² и рассчитать поверхность нагрева радиантных труб.

После этого осуществляют выбор труб по каталогам или справочникам, рассчитывают их количество и размещение (см. рис.).

Эту часть работы мы опустим и сразу перейдем к расчету поверхности нагрева конвективных труб.

4. Расчет конвективной поверхности нагрева печи

Поверхность нагрева конвективных труб определяется из основного уравнения теплопередачи по формуле:

(3)

где: Q_к – количество тепла, передаваемое сырью в конвекционных трубах, Вт, k₁ – коэффициент теплопередачи в конвекционной камере печи, Вт/(м²*К),

- средний температурный напор, К.

Количество тепла, передаваемого в конвективной камере, представляет собой разность между полезным и радиантным теплом печи:

(4)

Коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле:

(5)

где: - коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к трубам, Вт/м²*К, - коэффициент теплоотдачи излучением от трехатомных газов к трубам, Вт/м²*К. Коэффициент определяется по формуле:

(6)

где: - коэффициент теплопроводности дымовых газов, d_н =102мм - наружный диаметр труб, который является определяющим линейным размером для расчета критериев Прандтля и Рейнольдса. Скорость газа рассчитывается в самом узком сечении пучка, которое примем равным 4м²:

(7)

где: m =2 – число параллельно работающих камер, T_cp – средняя температура дымовых газов в камере.

Критерии рассчитываются по формулам:

(8)

(9)

Динамическая вязкость определяется по номограмме для каждого компонента топлива при T_cp. (Судаков, стр.42.) Затем рассчитывают динамическую вязкость смеси по формуле:

(10)

где: x_i – объемные доли компонентов в смеси.

Плотность дымовых газов рассчитывают по формуле:

(11)

Кинематическая вязкость:

(12)

Коэффициент теплопроводности рассчитывают по правилу аддитивности:

(13)

теплопроводности индивидуальных компонентов приведены в табл. 6.

Теплоемкость дымовых газов рассчитать по правилу аддитивности, взяв индивидуальные теплоемкости компонентов из (табл.3).

Таблица 6. Теплопроводность компонентов, Вт/(м*К).

СО2	Н2О	О2	N2
0.057	0.072	0.063	0.057

После вычисления , рассчитываем :

(14)

Примем

Затем рассчитаем коэффициент теплопередачи.

Средний температурный напор рассчитываем как среднелогарифмическое, после чего определяем поверхность нагрева конвекционных труб.