Смазочные материалы

    С + Н= 82,7 +17,3 = 100 % масс.

Теоретическое количество воздуха, необходимого для  сжигания 1 кг газа, определим по формуле:

      

          

Для печей  с газообразным топливом и при  объемном горении топлива коэффициент  избытка воздуха рекомендуется  принимать a = 1,05 ¸ 1,2. Примем a = 1,1.

Тогда действительное количество воздуха  составит:

L_д = a×L_о = 1,1×15,6=17,18 кг/кг,                                                                               (49)                                            

или L_д/r_в = 17,18/1,293 = 13,29 м³/кг,    где                                                            (50)  

 r_в = 1,293 кг/м³ - плотность воздуха при нормальных условиях (273 К и 101325 Па).

Определим количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 кг топлива:

    m_CO2=0,0367×С=0,0367×82,7=3,04 кг/кг;                                                            (51)   

    m_H2O=0,09×Н=0,09×17,3=1,56 кг/кг                                                                     (52)      

    m_O2 =0,23×L₀×(a - 1)=0,23×15,6×(1,1 - 1)=0,36 кг/кг                                            (53)   

    m_N2 = 0,77×L₀×a+0,01N = 0,77×15,61·1,1=13,22 кг/кг                                         (54)                

    Суммарное количество продуктов сгорания:

    М = 3,04 +1,56  + 0,36 + 13,22 = 18,18 кг/кг

Проверка: М = 1 + a×L_о = 1 + 1,1×15,6 = 18,18 кг/кг. Содержанием влаги в воздухе пренебрегаем.

Найдем  объемное количество продуктов сгорания (в м³) на 1 кг топлива (при нормальных условиях):

V_CO2 = m_CO2×22,4/M_CO2 = 3,03×22,4/44 = 1,55 м³/кг                                                   (55)

V_Н2О = m_Н2О×22,4/M_Н2О = 1,56×22,4/18 = 1,94 м³/кг                                                   (56)   

V_O2 = m_O2×22,4/M_O2 = 0,36×22,4/32 = 0,25 м³/кг                                                         (57)

V_N2 = m_N2×22,4/M_N2 = 13,22×22,4/28 = 10,58 м³/кг                                                     (58)     

Суммарный объем  продуктов сгорания:

V = 1,54 +1,94 + 0,25 +10,58 = 14,31 м³/кг.

Плотность продуктов  сгорания при 273 К и 101325 Па:

r₀ = Sm_i /SV_i = 18,18/14,31 = 1,27 кг/м³                                                                      (59)

Определим энтальпию продуктов сгорания на 1 кг топлива при различных температурах по уравнению:

q^T = (T - 273)×(m_CO2×C_CO2 + m_Н2O×С_H2O + m_O2×C_O2 + m_N2×C_N2),                                    (60)

где Т - температура продуктов сгорания, К;

С_С02, С_H2O, С₀₂, С_N2 - средние массовые теплоемкости продуктов сгорания, определяемые по справочным данным [8], кДж/(кг×К).

Полученные данные оформим в таблицу, после чего построим график зависимости энтальпии дымовых газов от температуры (рис.2):

    Таблица 10 - Зависимость энтальпии дымовых газов от температуры

 

К.П.Д. печи найдем по формуле:

                                                                                                     (61)

           - потери тепла в окружающую среду, в долях от низшей теплоты сгорания топлива.

             - потери тепла с уходящими  дымовыми газами в долях от  низшей теплоты сгорания топлива.

Примем           = 0,06 и температуру дымовых газов, покидающих  
 

    

      
 

конвекционную камеру печи, на 120 К выше температуры  Т₁ сырья, поступающего в печь:

    Т_ух = Т₁ + DТ = 200 + 273 + 120 = 593 К

    Найдем  по графику q-Т потерю тепла с уходящими дымовыми газами, при

    Т_ух = 593 К она составит q_ух = 8050 кДж/кг.

    Тогда КПД печи равно:

    h = 1 - (0,06 + 8050 /44228) = 0,76.

    Полная  тепловая нагрузка печи:

Q_т = Q_пол/h,                                                                                                                  (62)                

    где Q_пол - полезное тепло печи, кДж/ч.

Полезное  тепло печи рассчитываем по формуле:

Q_пол = G_раф×(q_Т2^р - q_Т1^р )+ G_NМП ( е×q_Т2^п - q_Т1^ж),                                                          (63)

где G - производительность печи но сырью, кг/ч; е = 0,93 - массовая доля отгона растворителя  на выходе из печи от общего количества растворителя; q^п, q^{ж –} энтальпия, соответственно, паровой и жидкой фаз растворителя на выходе из печи и на входе в печь, кДж/кг; q_Т2^р , q_Т1^р  - энтальпии растворителя на выходе из печи и на входе в печь кДж/кг.

    q_Т2^р = 4,187((50,2 + 0,109×t + 0,00014×t²)×(4 - ) – 73,8), кДж/кг                 (64)  

    q_Т1^р = 4,187×(0,403×t + 0,000405×t²)/ , кДж/кг                                           (65)         

    r₁₅¹⁵ = r₄²⁰ + 0,0035/r₄²⁰                                                                                                                                    (66)            

    Энтальпии отбензиненной нефти найдем по формулам:

    q_Т1^р = 4,187×(0,403×200 + 0,000405×200²)/ = 429,65 кДж/кг;

    q_Т2^р = 4,187×(0,403×295 + 0,000405×295²)/ = 684,11 кДж/кг;

    Согласно [5] для N-метилпирролидона:

    q^п = 480 кДж/кг

    q^ж= 999 кДж/кг

      Подставляя в формулу соответствующие  величины, получим:

Q_пол=37367,15×(684,11 -429,65)+ 6572,89×(0,93× 999 –(1-0,93) × 480) = 15,42·10⁹ Дж/ч

    Q_Т = Q_пол/h =15,42·10⁶/0,76=20,35·10⁶ кДж=5653,34 кВт

    Часовой расход топлива:  

    В = Q_пол/(Q_р^н×h)                                                                                                    (67)            

    В = 15,42·10⁶/(44228,24×0,76) = 460,16 кг/ч

    Расчет  поверхности нагрева радиантных труб.

    Н_p = Q_p/(3600×h_T)                                                                                               (68)            

    Поверхность нагрева конвекционных труб определяется по формуле:

    Н_к = Q_к/(k₁×DT_ср),                                                                                                (69)            

    где Q_к - количество тепла, передаваемого сырью в конвекционных трубах, Вт;

    k₁ - коэффициент теплопередачи в конвекционной камере печи, Вт/(м²×К);

    DТ_ср - средний температурный напор, К.

    Определение среднего температурного напора.

В конвекционной  камере проектируемой печи теплопередача  от дымовых газов к сырью в трубах осуществляется при смешанно-перекрестном токе с индексом противоточности, равным единице. Поэтому средний температурный напор рассчитывается по уравнению Грасгофа:

                                                                                                (70)