Расчет циркуляционного подогрева мазута в основных резервуарах

Тепловой расчет подогревателя. Расчет теплопотерь через стенки резервуара и требуемой величины теплового потока на нагрев мазута в резервуаре осуществляется для одного резервуара, если объемы резервуаров топливохранилища одинаковы.

Длительность подогрева мазута от начальной t_н до конечной t_к температуры определяется по формуле:

(5.1)

где t_к – конечная температура разогрева мазута в резервуаре, °С, для мазута марки М40 t_к=60 °С, для М100 - t_к=80 °С;

t_н - температура хранения мазута, °С, для мазута марки М40 t_н=40 °С, для М100 - t_н=60 °С;

t_п^” – температура на выходе из подогревателя, принимается на 10 °С ниже температуры вспышки мазута данной марки, учитывает теплопотери в окружающую среду;

t_п^’ – температура на входе во внешний теплообменник, равна минимальной температуре хранения мазута t_н;

M – количество мазута в резервуаре, кг;

, кг

(5.2)

где V_р – объем мазута в резервуаре (считаем, что резервуары заполнены полностью);

r_м – плотность мазута при средней температуре мазута в резервуаре

, °С

(5.3)

b – расход циркулирующего мазута:

, кг/с

(5.4)

где c_ср – теплоемкость мазута при средней температуре мазута в подогревателе

, °С

(5.5)

k_р – усредненный коэффициент теплопередачи через стенку резервуара в окружающую среду, Вт/(м²× К).

Цилиндрический резервуар имеет три поверхности охлаждения – стенка, крыша и дно, – каждая из которых имеет свой коэффициент теплопередачи. Усредненный коэффициент теплопередачи может быть определен по формуле:

, Вт/(м2·º С)

(5.6)

где k_р^ст, k_р^крыша, k_р^дно – коэффициенты теплопередачи через стенку, крышу и дно резервуара соответственно с учетом их тепловой изоляции с толщиной слоя d_из;

F^ст, F^крыша, F^дно – площади стенок, крыши и дна резервуара соответственно.

При известных диаметре D и высоте H резервуара находятся по упрощенным формулам:

, м2

(5.7)

 

, м2

(5.8)

Тепловая мощность внешнего подогревателя:

, Вт

(5.9)

где Q_н – часть тепловой мощности подогревателя, затрачиваемая на разогрев мазута от температуры t_н до t_к и компенсацию тепловых потерь через стенки резервуара в окружающую среду;

Q_п – потери теплоты в окружающую среду через стенку теплообменника.

Расход теплоты на один резервуар:

(5.10)

где .

Далее определяются тепловые потери теплоты в окружающую среду от остального оборудования циркуляционного контура мазутного хозяйства. Учитываются теплопотери в подогревателе.

, Вт

(5.11)

где k_из – коэффициент теплопередачи через поверхность охлаждаемой поверхности. Определяется по формуле:

 

, Вт/(м2·º С)

(5.12)

 

Здесь t_из – средняя температура изоляции.

t₀ – температура окружающего теплообменник воздуха, (теплообменники из-за больших габаритов устанавливают на открытой площадке возле здания мазутонасосной);

F_из – площадь изолированной поверхности теплообменного аппарата. Определяется по заданному значению n числа секций теплообменного аппарата;

Dt_из – разность между температурой греющей среды и окружающей среды.

Расход пара на подогреватель определяется по формуле:

, кг/с

(5.13)

где h_п – КПД подогревателя с учетом мазутопроводов, h_п=0, 8;

i_п, i_к – энтальпия пара и конденсата соответственно;

r - скрытая теплота парообразования.

Разогрев мазута осуществляется в подогревателе типа «труба в трубе». Нагревательный элемент этих подогревателей состоит из двух труб – внутренней диаметром 59´ 4 (d´ s), длиной L=5, 1 м и наружной диаметром 108´ 4 (D´ S). По внутренней трубе движется мазут, навстречу ему (по схеме «противоток») по межтрубному пространству подается насыщенный пар. Элементы соединяются между собой отводами 180º диаметром 59´ 4. Скорость мазута w_м принимается в диапазоне 1, 4÷ 1, 7 м/с.

Выполняется расчет конструктивных размеров одной секции теплообменного аппарата:

- площадь теплообмена:

, м2

(5.14)

- площадь сечения трубок для прохода мазута:

, м2

(5.15)

- площадь канала для прохода пара (площадь поперечного сечения межтрубного пространства):

, м2

(5.16)

- определяем расчетную площадь поперечного сечения для прохода мазута при средней плотности мазута и заданной скорости w:

, м2

(5.17)

- расчетное число параллельно установленных секций по мазуту m вычисляем по формуле:

.

(5.18)

По определенному расчетным путем значению числа параллельно устанавливаемых секций принимается решение о его фактическом значении.

- определяем фактическую скорость мазута в подогревателе при m параллельно установленных секций:

, м/с

(5.19)

- скорость пара w_п:

, м/с

(5.20)

где r_п – плотность пара при давлении и температуре пара;

- коэффициент теплоотдачи при конденсации греющего пара внутри труб (от пара к стенке) a₁:

, Вт/(м2·º С)

(5.21)

где L – длина рабочей части обогреваемых трубок, м;

- критерий Пекле:

(5.22)

- критерий Нуссельта:

(5.23)

где d_вн.тр. – внутренний диаметр нагреваемой трубки, м;

- коэффициент теплоотдачи от стенки к мазуту:

, Вт/(м2·º С)

(5.24)

- коэффициент теплопередачи от стенок трубок к мазуту:

, Вт/(м2·º С)

(5.25)

где d - толщина стенки трубки, м;

l_ст – коэффициент теплопроводности материала внутренней трубы подогревателя.

- средний логарифмический температурный напор:

, º С

(5.26)

График изменения температур греющей и нагреваемой сред приведен на рисунке 5.2.

 

Рисунок 5.2. Изменение температуры греющего пара и мазута вдоль поверхности

 

- средняя плотность теплового потока:

, Вт/м2

(5.27)

- расчетная поверхность теплообмена:

, м2

(5.28)

- рассчитываем число последовательно установленных секций мазутоподогревателя n:

(5.29)

Округленное полученное значение n сравнивается с заданным ранее. При их совпадении уточняющего расчета не выполняется, иначе тепловой расчет теплообменного аппарата выполняется заново с п. 5.11 расчета с новым значением n последовательно установленных секций;

- фактическая площадь теплообмена составляет:

, м2

(5.30)

- показателем соответствия заданных параметров мазута фактическим (наблюдаемым при эксплуатации) является невязка h:

(5.31)

Форма таблицы для оформления теплового расчета подогревателя приведена в Приложении 2.

 

Гидродинамический расчет подогревателя. Расчет подогревателя выполняется в следующем порядке:

- определяется число Рейнольдса при средней вязкости мазута в подогревателе:

(5.32)

- число Прандтля при средних параметрах мазута:

 

(5.33)

- температура стенки со стороны пара:

, º С

(5.34)

- температура стенки со стороны мазута:

, º С

(5.35)

- определяется число Прандтля для мазута с параметрами в пристенном слое:

(5.36)

- коэффициент гидравлического трения мазута вычисляем по формуле:

(5.37)

- сопротивление трению l_тр:

(5.38)

- потери давления в местных сопротивлениях подогревателя:

, Па

(5.39)

Коэффициенты местного сопротивления z_м учитывают:

а) вход и выход из теплообменника;

б) поворот на 180⁰ через отвод.

- суммарные потери давления мазута в подогревателе составляют:

, Па

(5.40)

Пример оформления теплового и гидродинамического расчетов теплообменников типа «труба в трубе» приведен в Приложении 2.

 

 

5.2. Расчет подогревателя мазута перед форсунками горелок

 

Расчет выполняется в следующем порядке:

- тепловой поток на разогрев мазута от температуры t_п' до температуры t_п^”. Здесь t_п^” - температура, при которой достигается требуемая вязкость перед форсунками 1, 5-2, 0⁰ВУ:

, Вт

(5.41)

 

где G_м – расход мазута через подогреватель, равен расходу мазута котлами, кг/с;

с_ср^м – теплоемкость мазута при средней температуре мазута в подогревателе t_ср, Дж/(кг× ⁰С).

- тепловые потери через стенки подогревателя:

, Вт

(5.42)

где k_из – коэффициент теплопередачи через изолированную стенку, определяется по формуле (5.13) при заданной t_из=40⁰С и температуре пара t_п, Вт/(м²× º С);

F_из – площадь изолированной поверхности при заданном числе секций, м²;

t₀ – температура окружающей среды, º С;

- общая мощность подогревателя:

, Вт

(5.43)

Далее расчет выполняется по формулам 5.13-5.33 теплового расчета подогревателя и по формулам 5.34-5.42 гидродинамического расчета подогревателя раздела 5.1.

Пример оформления результатов расчета сведен в таблицу Приложения 2.

5.3. Расчет погружного подогревателя мазута

расходной емкости

 

В тупиковой схеме снабжения котельной жидким топливом предусмотрены расходные емкости, одна из которых является резервной. При проектировании принимаем к установке две емкости, объем V каждой емкости 5 м³. В расходных емкостях для компенсации тепловых потерь и подогрева мазута от 60 º С до 80 º С устанавливаются погружные парозмеевиковые подогреватели. В качестве теплоносителя применяется насыщенный пар. Расчет подогревателя ведется по упрощенной методике.

По известной норме на 1 тонну мазута в емкости f=0, 45 м²/т определяется площадь поверхности змеевика:

, м2

(5.44)

где M^расх – масса мазута в расходной емкости:

, т

(5.45)

где V^рез – объем расходной емкости, м³;

r_ср – плотность мазута при средней температуре:

, кг/м3

(5.46)

где - плотность мазута данной марки при 20 ^º С, кг/м³.

Далее определяется расход пара на подогреватель, приняв удельный расход пара g=10 кг/(м²× ч):

, кг/с

(5.47)

Приняв диаметр змеевика, определяется его длина:

L=Fн / p × d, м

(5.48)

Пример оформления расчета приведен в Приложении 3.

5.4. Расчет погружного подогревателя мазута приемной емкости

 

При сливе мазута из железнодорожных цистерн топливо через отводную трубу попадает в приемную емкость, объем которой определяется в п. 3.1 настоящих методических указаний. В приемной емкости устраивается змеевиковый погружной подогреватель. Его расчет производится по приведенной методике в разделе 5.3. Результаты сводятся в таблицу, представленной в Приложении 3.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. II. Показатели использования основных производственных фондов предприятия
2. III. 1.-ПОСТРОЕНИЕ ТЕХНИКИ ПЛАВАНИЯ С УЧЕТОМ ОСНОВНЫХ ЗАКОНОВ ДИНАМИКИ
3. Амортизация основных средств и нематериальных активов
4. Амортизация основных фондов.
5. Анализ интенсивности и эффективности использования основных фондов
6. Анализ использования основных фондов
7. Анализ качественного состояния основных средств
8. Анализ качественного состояния основных фондов торгового предприятия, тыс. руб.
9. Анализ объема, динамики и структуры основных производственных фондов
10. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ И ИТОГОВЫХ ФИНАНСОВЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
11. Более подробно об основных идеях буддизма
12. Виды оценки и понятие амортизации основных фондов