Расчет трубчатой печи В трубчатую печь поступает эмульсия из отстойников

Примем для установки печь типа ПТБ-10, техническая характеристика которой приведена в (табл. 1).
Таблица 1 – Техническая характеристика печи ПТБ-10
Параметр Единица измерения Значения параметра
Площадь поверхности нагрева м2
1150
Коэффициент теплоотдачи Вт/(м2⸱гр) 20
Длина труб м 18
Диаметр труб мм 152х8
Число труб - 10
Число ходов - 4
Максимальная производительность по сырью м3/ч 800
Максимальное абсолютное давление жидкости на входе МПа 1,0
Максимальная температура нагрева 0С 50
Температура отходящих дымовых газов, не более 0С 600
Коэффициент полезного действия, не ниже % 75
Номинальная теплотворная способность МВт 11,7
Необходимая площадь поверхности нагрева поступающей эмульсии:
F=QK∙ ∆tср, м2 (3.1)
где Q - количество тепла, которое необходимое передать потоку эмульсии для её нагрева, Вт;
K -коэффициент теплопередачи, Вmм2∙град
∆tср - средний температурный напор, град.
Количество передаваемого тепла эмульсии рассчитывается по уравнению:
Q= GэмJкон- Jнач (3.2)
где G эм - массовый расход эмульсии, кг/с;
Jкон и Jнач - конечная и начальная энтальпии эмульсии . Дж/кг.
Gэм=4400003600=122,2 кгс
Энтальпию нефтяной эмульсии можно рассчитать по формуле:
J=1ρ1515∙0,0017∙Т2+0,762∙Т-334,25,кДжкг (3.3)
где ρ1515 - относительная плотность нефтяной эмульсии;
Т - температура эмульсии, К.
Для определения объемного расхода эмульсии определяем плотность эмульсии на выходе, состоящей из 95% нефти и 5% воды:
ρэм20= 10,95ρн20+0,05ρв20 (3.4)
По формуле (3.4) определяем плотность эмульсии на выходе:
ρэм20= 10,95855+0,051004=861,39 кг/м3
α=0,001838-0,00132∙0,86139=0,0007
ρ1515= ρ420+5∙α (3.5)
Определяем относительную плотность нефтяной эмульсии по формуле (3.5):
ρ1515= 0,86139+5∙0,0007=0,86489
Энтальпия эмульсии на входе в печь рассчитывается по формуле (3.3):
Jнач=10,86489∙0,0017∙(30+273)2+0,762∙(30+273)-334,25==56,679кДжкг=56679,14 Джкг
Энтальпия эмульсии на выходе из печи:
Jкон=10,86489∙0,0017∙(55+273)2+0,762∙(55+273)-334,25==105,999кДжкг=105999,32 Джкг
Тепловая нагрузка печи рассчитывается по формуле (3.2):
Q= 122,2105999,32- 56679,14=6026926 Вт=6026,9 кВт
Коэффициент теплопередачи известен из характеристики печи:
К=20 Втм2 ∙град
Средний температурный напор упрощённо можно рассчитать как разность между средней температурой дымовых газов и средней температурой эмульсии:
∆tср= tсрг- tсрэм (3.6)
За среднюю температуру дымовых газов можно принять 6000С -температуру уходящих газов (из характеристики печи) можно рассчитать по формуле (3.6):
∆tср= 600-30+552=557,50С
Исходя из формулы (3.1) необходимая площадь поверхности нагрева составит
F=6026926 557,5∙20=540,53 м2
Сравниваем полученное значение с площадью поверхности стандартной печи