煉油廠管式加熱爐工藝設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 對流室爐管管長及對流室寬度A 對流室的外形長度對流室的外形長度不得超過公式（18）的規(guī)定。 式中：LK— 對流室外形長度，m 。代入數(shù)據(jù)后，得： 。 B 初算對流室寬度 確定對流室寬度時應先考慮對流段每排爐管數(shù)，且每排爐管數(shù)應為對流管程數(shù)的整數(shù)倍（對流管程數(shù)與輻射段爐管程數(shù)相同）[15]。( 選取每排管根數(shù)為 16，根據(jù)公式（19）可初步計算出對流室的寬度：式中： S — 對流室的凈寬，m ； h180。— 釘頭管釘頭高度，m 。 代入數(shù)據(jù)，得： () 180。+以爐膛直徑Df的圓內接正方形邊長= ；由此可見，S＜LZ [1]，符合設計要求。C 確定對流管管長、每排管根數(shù)和對流室寬度 對于釘頭管和翅片管，煙氣質量流速可用公式（20）來計算：式中： Mg — 煙氣重量流速，kg/178。； Lc — 對流段爐管長度，m ； ac — 每米釘頭管所占流通面積，m178。/m 。 每米釘頭管所占流通面積可按公式（21）進行計算：249。 =+++235。式中： — 釘頭管縱向間距，m ； ds — 釘頭管直徑，m 。 當對流管的外徑dc = =時，標準釘頭管的釘頭數(shù)為10個/周，釘頭直徑為12mm，釘頭高為25mm，縱向間距為16mm[4,23,24] 。 將上述數(shù)據(jù)代入公式（21），得：聯(lián)立公式（20）、（21），得： 當采用釘頭管時，煙氣的質量流速一般在（2～4）kg / m178。.s [1,2,25] ，根據(jù)生產實際情況，現(xiàn)取 將上述數(shù)據(jù)代入公式（22），得： 據(jù)國產對流段爐管管長規(guī)格，選。 D 驗證煙氣重量流速 由于煙氣的重量流速與流通截面積成反比，或者說煙氣的重量流速和對流段爐管的長度成反比。即 則有： 此計算值在（2～4）kg/的經(jīng)驗范圍內，滿足設計要求。 綜上，對流段爐管的長2m，對流式寬 ，每排的爐管根數(shù)為16。 輻射段傳熱核算 當量冷平面當量冷平面是管排當量平面與有效吸收因數(shù)（即形狀因子）的乘積[15]。 A 計算當量平面 當量平面是與管排具有同樣吸熱能力的有效裝有管子的爐壁面積。可以用當量平面代替管排的方法簡化熱吸收過程的復雜性。總當量平面包括輻射段爐管的當量平面和遮蔽管的當量平面[15]。 采用公式（24）計算輻射段爐管的當量 式中： Acp1 — 當量平面， m2。 代入數(shù)據(jù)，得： =遮蔽管位于輻射室與對流室交界處，接受高溫煙氣的直接輻射，又同時接受高速煙氣流過時的對流傳熱的幾排爐管[15]。 運用公式（25）計算遮蔽管的當量平面： （25） 代入數(shù)據(jù)，得： 確定有效吸收因數(shù) 輻射段爐管的管心距與外徑的比值為2， 雙排管的有效吸收因數(shù) ，第一排管直接輻射的有效吸收因數(shù) [15]。由于穿過遮蔽管的熱量可被后排的對流管全部吸收，取遮蔽管的有效吸收因數(shù) 為 1，簡化計算。C 當量冷平面 總的當量冷平面可由公式（26）計算：代入數(shù)據(jù)，得： =180。+180。 總輻射交換因數(shù)總輻射交換系數(shù)與煙氣的發(fā)射率（即煙氣黑度）、反射面尺寸、爐膛體積等因素有關。 A 有效曝露爐墻面積 有效曝露爐墻面積可由公式（27）計算： 式中： AW — 有效曝露爐墻面積， m 178。 ； 229。 — 輻射段爐膛總面積， m 178。 。 對于圓筒立式爐而言， 聯(lián)立公式（27）、（28），得：將相關數(shù)據(jù)代入公式（29），得： 則有： 。B 氣體輻射率氣體的輻射率主要取決于三原子氣體（COH2O）的濃度、爐體的大小、氣體溫度及爐管管壁溫度等因素。氣體輻射率隨著三原子氣體濃度的增加而相應增加，隨著氣體溫度的增加而降低。由于管壁溫度在310 ~ 660 ℃范圍內對氣體輻射率造成的測量誤差小于1%，故忽略管壁溫度的影響[15]。 由文獻[2，圖24]， atm 。對于圓筒爐而言，氣體的平均輻射長度L=1Df=[2]。 則： 。（1）輻射段煙氣出口溫度 tp 為 700 ℃，[2]。， = ，得交換因數(shù)F=[2] 。 （2）輻射段煙氣出口溫度 tp 為 1000 ℃，[2]。 ， = ，得交換因數(shù)F=[2] 。 輻射段熱平衡輻射段熱平衡是指輻射段熱量的收支保持平衡。輻射段輸入熱量包括：燃料的總放熱量、燃燒空氣的顯熱、燃料的顯熱；輻射段輸出的熱量：被爐管吸收的熱量、各種熱損失、煙氣離開輻射段時攜帶的顯熱[15]。輻射段熱平衡由公式（30）計算：式中： Qn — 燃料的總放熱量，kJ/s ； QR — 被爐管吸收的熱量， kJ/s ； qa — 燃燒空氣的顯熱， k J/s ； qf — 燃料的顯熱， k J/s ； qL — 各種熱損失， k J/s ； q2 — 煙氣離開輻射段時攜帶的顯熱， k J/s 。 將上式等號兩邊同時除以 ，這樣方便圖解計算： 輻射段煙氣出口溫度A 選取輻射段煙氣出口溫度當輻射段煙氣出口溫度tp為700 ℃，過剩空氣系數(shù)a=， = [2] 。 由于空氣顯熱qa和燃料顯熱qf 的值很小，可以忽略不計。 — 輻射段熱損失，% ；取 = 。將上述有關數(shù)據(jù)代入公式（31），得：同理可得，當輻射段煙氣出口溫度 t p 為1000 ℃時： ； ； 故：B 核算輻射段煙氣出口溫度 由A節(jié)得： 當 t p = 700 ℃ 時， ； 當 t p = 1000 ℃ 時， ；應用內插法計算后的輻射段煙氣出口溫度為： 核算輻射段熱負荷` t p =℃ ，得 = [2]。 將上述有關數(shù)據(jù)代入公式（31），得： ；則，輻射室熱負荷占總熱負荷的比例為： 核算值在管式加熱爐設計規(guī)范允許范圍（70~80）% 內，此值合理。 核算輻射段表面熱強度 將相關數(shù)據(jù)代入公式（12）得： 核算輻射段油料入口溫度及輻射段爐管壁溫 由于輻射室的熱負荷可表示成公式（32）的形式， 式中： QR — 輻射室核算熱負荷，kJ /s ； WF — 油料流量，kg /s ； — 輻射室入口處油料熱焓，kJ /kg ； I v 1 — 輻射室出口處液態(tài)油與油汽的混合焓， k J / kg 。 聯(lián)立公式（32）、（33），得：代入數(shù)據(jù)后，得：查石油餾分焓圖得 =℃。 將 =℃代入公式（9）中得： ； 與估算的 365℃接近，故不重復計算。 對流段的傳熱計算 對流段熱負荷對流段的熱負荷可由公式（35）計算：式中： Qc — 對流室熱負荷， kJ/s ； Qr — 過熱蒸汽段熱負荷， kJ /s 。 代入數(shù)據(jù)后，得： 。= 對流段內的傳熱平均溫差由于對流段內的管排數(shù)較多，管內外的逆流程度高，可以按照純逆流方式計算平均傳熱溫差，流動形式見圖6所示。 式中： — 對數(shù)平均溫度差，℃ ； ，— 對流段油料入口、出口溫度，℃ ； ， — 對流段煙氣入口、出口溫度，℃ 。代入數(shù)據(jù)后，得： 對流室爐管內膜傳熱系數(shù)A 不包括內膜結垢熱阻在內的爐管內膜傳熱系數(shù) 不包括內膜結垢熱阻在內的爐管內膜傳熱系數(shù)可由公式（37）計算：式中： — 不包括內膜結垢熱阻在內的爐管內膜傳熱系數(shù)，kJ /m178。 .s℃ — 管內流體的重量流速，kg /m178。 .s ； m— 管內流體在平均溫度下的黏度，cp ； — 對流段爐管內徑，m ； F — 取1 ；由公式（13），得：代入數(shù)據(jù)后，得：將 代入公式（37）得： B 包括內膜結垢熱阻在內的爐管內膜傳熱系數(shù)包括內膜結垢熱阻在內的爐管內膜傳熱系數(shù)可由公式（37）計算： 式中： — 包括內膜結垢熱阻在內的爐管內膜傳熱系數(shù)， 。 — 內膜結垢熱阻，將， 代入公式（39），得： 對流室爐管外膜傳熱系數(shù)A 不包括結垢內阻在內的釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 對流室內爐管采用釘頭管時，氣體的輻射傳熱以及爐墻的輻射傳熱影響很小，可不計入。 釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)由公式（40）確定： 其中： 將相關數(shù)據(jù)代入公式（40），得：B 包括結垢內阻在內的釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 當對流室爐管采用釘頭管時， /kJ。用公式（41）計算： 式中： —包括結垢內阻在內的釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， 。代入數(shù)據(jù)后，得 查文獻[2，圖213 ]得：釘頭效率 。 C 不包括結垢內阻的釘頭管光管部分管外對流傳熱系數(shù) 采用公式（42）計算不包括結垢內阻的釘頭管光管部分管外對流傳熱系數(shù)； 式中： hoc—不包括結垢內阻的釘頭管光管部分管外對流傳熱系數(shù)。代入數(shù)據(jù)后，得：D 包括結垢內阻的釘頭管光管部分管外對流傳熱系數(shù) 采用公式（43）計算包括結垢內阻的釘頭管光管部分管外對流傳熱系數(shù)， 式中： — 包括結垢內阻的釘頭管光管部分管外對流傳熱系數(shù)，代入數(shù)據(jù)后，得： E 釘頭管外膜傳熱系數(shù) 釘頭管外膜傳熱系數(shù)應用公式（44）計算： （44）式中： hso — 釘頭管外膜傳熱系數(shù) ； ab— 每米長釘頭管光管部分的面積， m2 ； ao— 每米長釘頭管外表面積，m2 ； as— 每米長釘頭管釘頭部分的面積，m2 。 其中： 由標準釘頭管的相關性質得： 將上述數(shù)據(jù)代入公式（44），得： 對流管的總傳熱系數(shù)對流管的總傳熱系數(shù)應用公式（45）計算： 式中： Kc— 對流管的總傳熱系數(shù)， 代入數(shù)據(jù)后，得： 對流室內爐管表面積及管排數(shù)A 對流管表面積 運用公式（46）計算對流管表面積：