 |
Определение поверхности нагрева реакционного змеевика
|
|
|
|
Поверхность нагрева реакционного змеевика 
определяется по формуле:
, (11)
где 
- средняя теплонапряженность поверхности нагрева реакционных труб (как правило, для печей пиролиза составляется 34-38 кВт/м2), кВт/м2.
Наружный диаметр реакционных труб пиролиза 
, как правило, составляет 0,1-0,2 м и кратен 0,02 м. Толщина стенок, как правило, составляет не более 0,01 м и кратна 0,001 м.
По выбранному диаметру и известной поверхности змеевика определяется общая рабочая длина труб 
.
В печи пиролиза сырье разделяется на несколько потоков (не более 3), в каждом из потоков находится несколько параллельных труб. В ходе расчета печи необходимо задаться рабочей длиной одной трубы 
, после этого рассчитать количество труб в печи. Рабочая длина трубы должна быть выбрана сообразно предполагаемым размерам всей печи вцелом и кратна 1 м (в исключительных случаях 0,5 м).
2. Время пребывания парогазовой смеси в реакционном змеевике:
Время пребывания смеси 
в реакционном змеевике определяется по формуле:
, (12)
где 
- средняя линейная скорость сырья в змеевике, м/с.
Для расчета средней линейной скорости определяются линейные скорости в начале и конце змеевика:
(13)
где 
- массовая скорость парогазовой смеси в змеевике, кг/(м2 с); 
, 
- плотности парогазовой смеси в начале и конце змеевика, кг/м3. определяется как среднее арифметическое линейных скоростей в начале и конце змеевика
Массовая скорость парогазовой смеси в змеевике определяется по формуле:
(14)
где 
- площадь внутреннего сечения реакционных труб змеевика, м2.
Плотности парогазовой смеси в начале и конце змеевика должны быть определены при истинных температуре и давлении в начале и конце змеевика.
|
|
|
При расчетах можно принять давление в начале змеевика 465 кПа, в конце – 130 кПа.
Порядок выполнения работы:
1. Ознакомиться с исходными данными.
2. Выбирая теплонапряженность из предложенного интервала, оценить поверхность нагрева по уравнению (11).
3. Выбрать наружный диаметр и толщину стенок реакционных труб.
4. Определить общую длину труб . Определить рабочую длину одной трубы .
5. Рассчитать плотности газосырьевой смеси при н.у. в начале и конце змеевика.
6. Рассчитать истинные значения плотностей газосырьевой смеси в начале и конце змеевика исходя из данных о температуре и давлении в начале и конце змеевика.
7. По уравнению (14) рассчитать массовую скорость парогазовой смеси в змеевике U.
8. По уравнению (13) оценить линейные скорости в начале и конце змеевика, рассчитать среднюю линейную скорость .
9. По формуле (12) оценить время пребывания смеси в реакционном змеевике . Сравнить полученное значение со значением , полученным по неравенству (4).
Исходные данные
| Компоненты | Номер варианта | ||||||||||||
| Состав сырья, мол. % | H2 | 0,7 | 1,1 | 0,9 | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 1,5 | 1,3 | 0,5 | 1,2 | ||
| CH4 | 6,3 | 5,8 | 3,4 | 3,4 | 3,1 | ||||||||
| C2H2 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| C2H4 | 4,9 | 7,7 | 5,9 | 7,7 | 8,9 | 4,9 | 6,2 | 3,6 | |||||
| C2H6 | 16,6 | 23,4 | 22,4 | 31,4 | 9,9 | 15,5 | 64,1 | 70,5 | 70,6 | 72,4 | |||
| C3H6 | 10,7 | 12,1 | 3,4 | 19,4 | 1,4 | ||||||||
| C3H8 | 56,7 | 40,2 | 61,1 | 40,5 | 16,2 | 12,2 | 8,8 | 7,4 | 2,3 | 2,4 | 2,5 | ||
| C4H10 | 4,1 | 10,4 | 5,6 | 5,5 | 54,2 | 49,9 | 4,3 | 6,2 | 6,8 | 7,1 | |||
| C5H12 | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | |
| Состав пирогаза, мол. % | H2 | 13,2 | 7,5 | 6,5 | 6,7 | 6,4 | |||||||
| CH4 | 33,6 | 45,6 | 44,1 | 39,6 | 33,1 | 31,1 | 24,3 | 24,1 | |||||
| C2H2 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | |
| C2H4 | 27,3 | 30,4 | 34,9 | 27,3 | 35,5 | 32,8 | 36,7 | 50,1 | 49,9 | 45,6 | 43,2 | ||
| C2H6 | 9,6 | 4,5 | 2,4 | 5,4 | 5,7 | 4,9 | 8,5 | 6,4 | 4,9 | 9,7 | |||
| C3H6 | 8,9 | 5,4 | 3,5 | 6,4 | 8,1 | 4,6 | 11,2 | 5,8 | 9,8 | 11,5 | |||
| C3H8 | 4,1 | 3,8 | 2,8 | 2,9 | 1,5 | 1,6 | 1,2 | 1,3 | 0,4 | 0,7 | 0,6 | 0,9 | |
| C4H10 | 0,9 | 1,1 | 3,1 | 3,1 | 6,5 | 10,5 | 10,9 | 11,1 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | |
| C5H12 | 2,1 | 0,9 | 1,4 | 1,4 | 0,9 | 1,3 | 1,1 | 0,9 | 1,6 | 0,9 | |||
| Расход сырья в печь, тыс. кг/ч | |||||||||||||
| Расход водяного пара в печь, тыс. кг/ч | 1,5 | 1,5 | 1,5 | ||||||||||
| Температура сырья на входе в печь, К | |||||||||||||
| Часть II | |||||||||||||
Доля потерь  тепла печью в окружающую среду, %;
| |||||||||||||
| Температура дымовых газов, К; | |||||||||||||
Низшая теплота сгорания топлива  , МДж/кг.
| 49,5 | 47,5 | 52,5 |
|
|
|
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности: учебное пособие / А. А. Кузнецов, С. М. Кагерманов, Е. Н. Судаков. — 2-е изд., перераб. и доп.. — Л.: Химия, 1974. — 344 с.
2. Технология переработки нефти, газа и твердых горючих ископаемых: учебное пособие / С. А. Ахметов, М. Х. Ишмияров, А. А. Кауфман. — СПб.: Недра, 2009. — 828 с.
3. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа: учебное пособие / А. Г. Сарданашвили, А. И. Львова. — 3-е изд.. — СПб.: Интеграл, 2008. — 267 с.
|
|
|
