Технологический расчет основного оборудования Юрубчено-Тохомского месторождения, страница 22

V _О2 =0,38 (22,4/32) = 0,26 м³/кг

Рассчитаем суммарный объем продуктов сгорания:

V_пс = 1,38+2,53+11,16+0,26 = 15,33 м³/кг

Рассчитаем плотность продуктов сгорания при нормальных условиях из соотношения

ρ_пс = G_пс / V_пс  = 19,08/15,33 = 1,245 кг/м³

Cостав продуктов горения представлен в табл. 2.27.

Таблица 2.27

Состав продуктов горения

Компоненты	Масса, кг	% мас.	Объем, м3	% об.
СО2	2,72	14,3	1,38	9,00
Н2О	2,03	10,6	2,53	16,5
N2	13,95	73,1	11,16	72,8
O2	0,38	2	0,26	1,7
Итого	19,08	100	15,33	100

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

= 4806 кДж/кг

где     Т – температура продуктов сгорания, K;

– средние массовые теплоемкости продуктов сгорания, КДж/(кг∙K).

Результаты расчетов сведены в табл. 2.28.

Таблица 2.28

Энтальпии продуктов сгорания при различных температурах

Температура, К	273	300	500	700	1100	1500	1900
Энтальпия, кДж/кг	0	576	4806	9257	18831	29168	40006

По данным таблицы построим график q-Т (энтальпия продуктов сгорания - температура), - рис. 2.2.

График зависимости энтальпии продуктов сгорания

от температуры

Рис. 2.2

Нефть нагревается с 26 до 60°С. Определим полезную тепловую нагрузку печи по формуле

где    Q_полезн – полезная тепловая нагрузка печи, кДж/ч

G – производительность печи по сырью, кг/ч,

G = 281779

е – массовая доля отгона сырья на выходе из печи при температуре 60°С;

 е = 0,02531

, - энтальпия соответственно паровой и жидкой фаз сырья на выходе из печи при температуре 60°С, кДж/кг;

 - энтальпия сырья на входе в печь при температуре 26°С, кДж/кг;

Рассчитаем по таблицам энтальпий жидких нефтепродуктов и нефтяных паров:

 =  = 53 кДж/кг

 =  = 128 кДж/кг

 =  = 482 кДж/кг

Рассчитаем полезную производительность печи

 = 281779∙(0,02531∙482+(1-0,02531)∙128,3-53,8)=23514645 кДж/ч

Коэффициент полезного действия печи определим по формуле

η_п = 1-h_пот – h_ух

где    h_пот – потери тепла в окружающую среду, в долях от теплоты сгорания должны составлять 0,05-0,07;

 h_ух – потери тепла с уходящими из печи дымовыми газами, температура которых принимается на 100-150°С выше температуры сырья на входе в печь, кДж/кг.

 Температура уходящих дымовых газов равна 146°С.

Потерю тепла, с уходящими дымовыми газами в долях от низшей теплоты сгорания найдем из соотношения

где    h_ух – потери тепла с уходящими из печи дымовыми газами;

G_i – массовый выход компонентов газа,

c_pi – средняя удельная теплоемкость при p=const соответстующих газов в кДж/(кг∙К), табл. 2.29

Таблица 2.29

Средняя удельная теплоемкость газов

t, °С	Удельная теплоемкость
	О2	N2	CO2	H2O	Воздух
0	0,9148	1,0392	0,8148	1,8594	1,0036
100	0,9232	1,0404	0,8658	1,8728	1,0061
200	0,9353	1,0434	0,9102	1,8937	1,0115

кДж/кг

η_п = 1-0,06-0,063 = 0,877

Часовой расход топлива найдем по формуле

,

где    Q_полезн – полезная производительность печи, кДж/ч;

 - низшая теплота сгорания компонента топлива, кДж/кг

η_т – коэффициент эффективности (к.п.д.) топки;

В=23514645,3/(48651∙0,877) = 551,1кг/ч

Тепловой поток воспринятый нефтью в радиальных трубах, рассчитываем по формуле

где    η_т – коэффициент эффективности (к.п.д.) топки;

- энтальпия дымовых газов на выходе из камеры радиации при температуре Т_П, кДж/кг топлива

Примем Т_П = 1023 К и определим по графику q-Т (рис. 5.1).

 = h₁₀₂₃ = 17000 кДж/кг топлива