Расчет трубчатой печи пиролиза углеводородов
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Казанский государственный технологический университет
Кафедра теоретических основ теплотехники
(ТОТ)
Пояснительная записка и расчеты к курсовому проекту по предмету Высокотемпературные процессы и установки
КП 2-02.069.639-1401-02-12 ПЗ
Расчет трубчатой печи пиролиза углеводородов
Руководитель,
доцент (Курбангалеев М.С.)
Исполнитель,
студент группы 2271-81 (Илалов Р.Р.)
Казань 2011
Содержание
Задание.Расчет процесса горения.Определение конструктивной схемы печи.Поверочный расчет радиантной камеры.Поверочный расчет конвективной камеры.Гидравлический и аэродинамический расчеты
Литература
Задание
Рассчитать трубчатую печь для пиролиза углеводородов
Исходные данные
Вариант 6 V 24
Вид топлива: попутный или нефтяной газ, месторождение Нижняя Омра
Состав топлива:
= 68,86%
= 11%
= 9%
= 6%
= 1,10%
= 0,04%
= 4%
Сжигание топлива осуществляется с коэффициентом расхода =1,06
Влагосодержание в окислителе (воздухе) dок =10 г\, температура окислителя Ток = 293К
Состав газов пиролиза:
= 0,327
= 0,283
= 0,075
= 0,115
= 0,012
= 0,060
= 0,040
= 0,030
= 0,043
= 0,015
? =0.886 кг\
Время пребывания пирогаза в зоне реакции ? = 0,9 сек
Состав сырья:
Вид сырья - Бензин 140
Количество водяного пара, масс % от массы сырья - 60
Расход сырья - 8,5 т/ч
Температура продукта на входе в печь , С - 110
Температура продукта на входе в радиантную камеру , С - 630
Температура продукта на выходе из радиантной камеры , С - 780
Бензин 140 - бензиновая фракция с температурой кипения до 140 С ( справочные данные берем для n-октана )
I. Расчет процесса горения
Определяем низшую теплоту сгорания топлива по формуле:
Qнс = 0,01? riQнсi,
где ri - объемная доля i-го компонента топлива,
Qнсi - низшая теплота сгорания i-го компонента топлива, определяем по справочным данным
= 35,82 МДж/нм3
= 63,75 МДж/нм3
= 91,40 МДж/нм3
= 118 МДж/нм3
= 146 МДж/нм3
Qнс = 0,01(68,8635,82+1163,75+991,4+6118+1,10146) 106 = 4118,67 Дж/нм3
= 41,187 МДж/нм3
Определяем теоретический расход окислителя:
,
где - теоретический расход кислорода, определяем из уравнения:
= 0.01( 2 68,86 + 3,511 + 59 + 6,56 + 81,10) = 2,6902 нм3/нм3
тогда = 100 =12,810 нм3/нм3
С учетом коэффициента избытка ? действительный расход окислителя равен:
, = 12,810 1,06 =13,579 нм3/нм3
Теоретический выход продуктов горения вычисляем по уравнению:
где - теоретические выходы соответственных компонентов, которые определяем с помощью следующих выражений:
(168,86 + 211+ 39 + 46 + 51,10 + 0,04) = 1,474 нм3/нм3
(168,86 + 311+ 49 + 56 + 61,1+ 0,1241012,810) = 2,433 нм3/нм3
(79 12,810 + 4) = 10,159 нм3/нм3
Таким образом, = 2,433 + 1,474 + 10,159 = 14,067 нм3/нм3
Тогда действительный выход продуктов горения найдем из уравнения:
где слагаемые - действительные выходы соответствующих компонентов продуктов горения, которые находим из следующих выражений:
= = 1,474 нм3/нм3
= 2,433 + (1,06 -1) 0,1241012,810 = 2,434 нм3/нм3
= 10,159 + 0,01(1,06 -1)7912,810 =10,767 нм3/нм3
= 0,01 (1,06 - 1)2112,810 = 0,1614 нм3/нм3
Следовательно, = 1,474 + 2,434 + 10,767 + 0,1614 = 14,8364 нм3/нм3
Определим объемные доли содержания компонентов в продуктах горения с помощью соотношения:
горение трубчатая печь пиролиз углеводород
Верность полученных значений проверим выполнением условия
,935 + 72572 +16,406 +1,088 = 100%
как видно, условие выполняется, значит, значения объемных процентов найдены верно.
В качестве значимого элемента процесса горения необходимо определить расход топлива.
Для расчета расхода топлива воспользуемся соотношением
,
где - теплота горения
Вычислим теплоту горения по формуле
КПД печи находим с учетом тепловых потерь из выражения
где - соответственно теплоты, потерянные с уходящими газами, из-за химического и механического недожогов и в окружающую среду соответственно. В данном случае ; по справочным данным принимаем ; а тепло уходящих газов рассчитаем с помощью выражения:
,
где - низшая теплота сгорания, найденная выше
- теплосодержание уходящих газов, рассчитываемое по уравнению
= 771,8 + 626,2 + 526,5 + 551
= 1,474771,8 +2,434626,2 +10,767526,5 +0,1614551 = 8419,56 кДж/нм3
Тогда определяем
Следовательно, КПД печи составляет
= 1 - (0,204 + 0,06) =0,736, то есть, =73,6 %
Полезную теплопроизводительность Qпол, идущую на осуществление процесса, находим как сумму теплот конвективной и радиантной камер:
Определим теплоту конвективной камеры:
Найдем теплоты бензина и водяного пара в конвективной камере:
= 8,27 ккал/моль
= = 303,737 кДж/кг
кДж/ч
= (140 110)
= 254,14 Дж/моль К
== 2229,29 Дж/кг К = 2,229 кДж/кг К
= 8500 2,229(140 110) = 568395 кДж/ч
= 11,84 + 666,51413 + (-244,93) =