Полезная тепловая нагрузка печи складывается из тепла, затраченного на нагрев и испарение сырья:
(3.27)
Тепло, необходимое для нагрева сырья :
(3.28)
Тепло, необходимое для испарения сырья
(3.29)
где производительность печи (по сырью), кг/ч;
массовая доля отгона сырья, доли единицы;
энтальпия жидкости при температурах входе и выхода ее из печи, кДж/кг;
энтальпия паров при температуре выхода их из печи, кДж/кг.
Энтальпия сырья при t =210 oC:
для вакуумного газойля:
кДж/кг
для циркулирующего газа:
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
Энтальпия смеси:
кДж/кг
Энтальпия сырья при t = 440 oC:
кДж/кг
для циркулирующего газа:
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
Энтальпия смеси:
кДж/кг
Тепло, необходимое для нагрева продукта:
кДж/кг
или 5116252,711 Вт
Энтальпия паров вакуумного газойля при t =440 оС.
кДж/кг
Энтальпия смеси:
кДж/кг
Тепло, необходимое для испарения смеси:
кДж/кг
или 8984122,63 Вт
Полезная тепловая нагрузка печи:
кДж/кг
или 14100375,341 Вт
Теплота сгорания топлива
Теплота сгорания топлива- количество тепла, выделяющегося при сгорании 1кг топлива.
Для определения низшей теплоты сгорания любого топлива можно использовать формулу Д.И.Менделеева:
(3.30)
В качестве топлива взят газ следующего состава:
С-85,15%; Н-13,24%; N2-0,05%; S-0,67%; О2-0,89 %
кДж/кг
Определим теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1кг газа по формуле:
(3.31)
кг/кг
Для печей с излучающими стенками коэффициент избытка воздуха =1,03
1,07. Принимаем
=1,05. Тогда действительное количество воздуха:
кг/кг
или
м3/кг
Определим количество продуктов сгорания, образующихся при сгорании 1кг топлива:
кг/кг
кг/кг
£
кг/кг
£
кг/кг
Суммарное количество продуктов сгорания:
кг/кг
Проверка:
α
кг/кг
Коэффициент полезного действия (КПД)
Коэффициент полезного действия трубчатой печи – доля тепла, полезно использованного в печи на нагрев нефтепродукта. При полном сгорании топлива КПД печи зависит от ее конструкции, от потерь тепла с уходящими дымовыми газами и через кладку печи, от коэффициента избытка воздуха.
КПД печи определяется по формуле:
(3.32)
где КПД печи;
теплота сгорания топлива, кДж/кг;
потери тепла в окружающую среду через кладку печи, кДж/кг топлива;
потери тепла с уходящими дымовыми газами, кДж/кг топлива;
потери тепла неполноты сгорания топлива, кДж/кг (практически 0,5 %).
Тепловые потери в окружающую среду через кладку составляют 4–8 % от рабочей теплоты сгорания топлива. Потери тепла с дымовыми газами, уходящими из печи в дымовую трубу, зависят от коэффициента избытка воздуха и температуры этих газов. Обычно температуру уходящих дымовых газов принимают на 150-200оС выше температуры поступающего в печь сырья, т.е.
(3.33)
где температура уходящих дымовых газов, оС;
температура поступающего в печь сырья, оС.
оС
Потери тепла с дымовыми газами определяются по графику [Приложение 36; Сард] зависимости теплоты от температуры и коэффициента избытка воздуха.
кДж/кг
Потери тепла от неполноты сгорания топлива примем 0,5%.
кДж/кг
По полученным данным рассчитаем КПД печи:
КПД печи составляет 76,9%.
Расход топлива
Расход топлива в печи вычисляют по формуле:
(3.34)
кг/ч