第六讲 辐射室的传热计算(加热炉,2013)
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4.加热炉的计算管式加热炉是一种火力加热设备,它利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰和烟气作为热源,加热在管道中高速流动的介质,使其达到工艺规定的温度,保证生产的进行。
在预加氢中需要对原料进行加热,以达到反应温度。
预加氢的量较小,因此采用圆筒炉。
主要的参数如下:原料:高辛烷值石脑油; 相对密度:2040.7351d =进料量:62500/kg h 入炉温度:I τ=350C ; 出炉温度:o τ=490C ;出炉压强:215/kg cm气化率: e=100%; 过剩空气系:α:辐射:1.35 对流段:1.40 燃料油组成:87%,11.5%,0.5%,1%C H O W ====加热炉基本参数的确定4.1加热炉的总热负荷查《石油炼制工程(上)》图Ⅰ-2-34可知,在入炉温度t1=350℃,进炉压力约15.0㎏/㎝2条件下,油料已完全汽化,混合油气完全汽化温度是167℃。
原料在入炉温度350C ,查热焓图得232/i I kJ kcal= 原料的出炉温度为490C ,查热焓图得377/v I kcal kg =。
将上述的数值代入得到加热炉的总热负荷 Q = m[eIV+(1-e)IL-Ii]=[1377232]62500 4.184⨯-⨯⨯37917500/kJ h =4.2燃料燃烧的计算燃料完全燃烧所生成的水为气态时计算出的热值称为低热值,以Ql 表示。
在加热炉正常操作中,水都是以气相存在,所以多用低热值计算。
(1) 燃料的低发热值1Q =[81C+246H+26(S-O)-6W] 4.184⨯=[8187+24611.5+26(0-0.5)-61] 4.184⨯⨯⨯⨯⨯ 41241.7/(kJ kg =燃料) (2) 燃烧所需的理论空气量0 2.67823.2C H S O L ++-=2.6787811.500.523.2⨯+⨯+-=13.96kg =空气/kg 燃料 (3) 热效率η设离开对流室的烟气温度sT 比原料的入炉温度高100C ,则350100450s T C=+=由下面的式子可以得到,100L I q q η=--,取炉墙散热损失,10.05LL q q Q ==并根据α和s T 查相关表,得烟气出对流室时带走的热量123%Lq Q =,所以 1(523)%72%η=-+= (4) 燃料的用量1379175001277/0.7241241.7Q B kg h Q η===⨯;(5) 火嘴数量假定火嘴的额定喷油能力比实际燃料大30%,选择标准火嘴的流量200kg/h ,则需要火嘴的数量为1.3 1.312778.3200200B n ⨯===进行取整取9n = (6)烟道气流量0(1.5)1277(1.5 1.413.96)g W B L α=+=⨯+⨯26873/kg h =4.3加热炉相关参数计算(1) 圆筒炉辐射室的热负荷根据工艺要求和经验,参照表4-1,选取四反加热炉为圆筒炉。
载热体加热炉辐射室内传热计算分析华东理工大学化工机械研究所 汪 琦 载热体加热炉的传热计算包括辐射室内传热计算与对流面传热计算两部分,两 者相比,辐射室内传热计算较为复杂,本文对载热体加热炉辐射室传热计算进行了 分析讨论。
关键词 载热体加热炉 辐射 传热计算 网格1 炉膛传热计算 目前的炉膛热力计算公式是基于辐射传热,根据大量的试验,把炉体结构、燃烧方式、燃料特性、产生的积灰结渣的综合影响以系数M 和 表现在计算式中。
炉膛出口烟温T ″l 按下式确定: T ″l =T xaM (3.6 o a l F l T xa B j VC pj)0.6+1-273(1)式中B j 为燃料计算消耗量(kg /h ), 为保热系数,F l 为炉膛中总辐射受热面积(m 2),T x a 为理论燃烧温度(K),VC pj 为烟气在0℃至T ″l 间的平均热容量(kJ/kg ・K),a l 为炉膛黑度,其可用下式计算: a l =a hya h y +(1-a hy ) l(2)式中a hy 为火焰黑度,它是表示炉内高温介质的辐射能力的系数,其中主要辐射介质成分是三原子气体、悬浮其中的碳黑粒子、焦炭粒子和飞灰粒子,其计算式为 a hy =1-e -KPS (3)式中e 为自然对数的底,K 为炉内介质的辐射减弱系数(1/m ・Pa ),P 为炉膛内的绝对压力(对非正压炉子P =0.1M Pa ),S 为火焰辐射层的有效厚度(m ),可按下式计算: S=3.6V lFl (4)式中,V l 为炉膛容积,F l 为炉壁总面积。
火焰中三原子气体的辐射减弱系数K g 的计算式为K g =(7.8+1.6!H 2O 10P !S-1)(1-0.37T ″l1000)(5)式中,!H 2O 为水蒸气容积份额,!为三原子气体的总容积份额。
火焰中碳黑粒子的辐射减弱系数K th 的计算式为 K th =0.3(2-∀″l )(1.6T ″l 1000-0.5)C y Hy (6)式中T ″l 的单位为K,∀″l 为炉膛出口空气过量系数,C y 、H y 为应用基的碳、氢成分。