Расчет подогревателя мазута перед горелками

1. Тепловой поток на разогрев мазута от температуры t_п^'=80⁰С до температуры t_п^”=120⁰С (температура при которой достигается требуемая вязкость перед форсунками 2,5-3,0 ⁰ВУ):

(4.36)

где G_м – расход мазута через подогреватель, равен G_м=1,88 кг/с;

с_ср^м – теплоемкость мазута при средней температуре мазута в подогревателе.

t_ср = (t_п^' + t_п^”) / 2 = (80 + 120) / 2 = 100⁰С.

Теплоемкость мазута вычисляется по формуле,

(4.37)

2. Тепловые потери через стенки подогревателя:

(4.38)

где k_из – коэффициент теплопередачи через изолированную стенку, определяется по формуле (6.12) при заданной t_из=40⁰С, k_из=4,44 Вт/м²×⁰С;

F_из – площадь изолированной поверхности при заданном числе секций n=4, F_из=11,71 м²;

t₀ – температура окружающей среды, так как теплообменник устанавливается на открытой площадке около мазутонасосной, то принимаем t₀=-32⁰С;

3. Общая мощность подогревателя:

(4.39)

Далее расчет выполняется аналогично пунктам 3–20 по формулам 4.13-4.33 теплового расчета подогревателя и пунктам 1-11 по формулам 4.34-4.42 гидродинамического расчета подогревателя раздела 4.2. Результаты расчета сведены в таблицу 4.2.1.

Таблица 4.2.1 «Расчет подогревателей типа «труба в трубе»

Параметр	Подогреватель основного резервуара	Подогреватель перед форсунками
Тепловой расчет
Начальная температура tп', 0С
Конечная температура tп", 0С
Средняя температура мазута в подогревателе tср, 0С
Температура окружающей среды подогреватель t0, 0С	-32	-32
Средняя теплоемкость мазута в подогревателе cср, Дж/кг×0С	1884,25
Расход мазута через подогреватель Gм, кг/с	0,65	1,88
Тепловой поток на нагрев мазута Qн, Вт		41350,6
Температура изоляции подогревателя tиз, 0С
Температура насыщения пара tп, 0С	158,84	158,84
Коэффициент теплопередачи через стенку подогревателя в окружающую среду kиз, Вт/м2*0С	4,44	4,44
Площадь изоляции Fиз, м2	5,482	11,71
Тепловой поток на компенсацию тепловых потерь Qп, Вт/м2*0С	6243,3
Мощность подогревателя Q, Вт	66200,31	94398,11
Диаметр корпуса D´S, мм	108´4	108´4
Диаметр внутренней трубы d´s, мм	59´4	59´4
Длина рабочей части трубки L, м	5,1	5,1
Плотность мазута в подогревателе при tср, кг/м3	949,7	921,7
Расчетная площадь поперечного сечения трубок fтррасч, м2	0,00024	0,00059
Площадь поперечного сечения трубок fтр, м2	0,00204	0,00204
Расчетное число параллельно установленных секций m
Принятое число последовательно установленных секций n
Площадь межтрубного пространства fм.т., м2	0,0058	0,0058
Плотность пара при давлении p=1,3 МПа, кг/м3	3,169	3,169
Скрытая теплота парообразования r, кДж/кг
Коэффициент теплоусвоения	0,8	0,8
Расход пара Dп, кг/с	0,026	0,056
Скорость пара в подогревателе wп, м/с	2,15	3,06
Коэффициент теплопроводности мазута при tср, Вт/м×0С	0,149	0,144
Коэффициент температуропроводности a, м2/с	8,37×10-8	8,03×10-8
Вязкость мазута при tср, м2/с	1,85×10-4	4,84×10-5
Критерий Pe	11,6×106	29,3×106
Критерий Nu	78,55	107,03
Коэффициент теплоотдачи от стенки к мазуту, Вт/м2×0С	230,94	303,043
Коэффициент теплопроводности стали, Вт/м×0С
Коэффициент теплопередачи k, Вт/м2×0С	207,94	273,37
Средний логарифмический температурный напор, 0С	98,78	70,92
Расчетная площадь поверхности нагрева Fнрасч, м2	3,22	4,86
Фактическая площадь нагрева одной секции Fн1, м2	0,942	0,943
Фактическая площадь теплообмена подогревателя Fн, м2	3,77	5,66
Невязка, %	14,72	14,11
Число Рейнольдса при средней вязкости мазута в подогревателе ReM	52,34	486,94
Число Прандтля при средних параметрах мазута	2218,81	603,4
Температура стенки со стороны пара	150,58	153,38
Температура стенки со стороны мазута	149,00	151,89
Плотность r,кг/м3	905,19	876,79
Теплоемкость c, Дж/кг×0С	2110,5	2117,73
Коэффициент теплопроводности мазута l,Вт/м×0С	0,131	0,130
Коэффициент температуропроводности мазута a,м2/с	6,85×10-8	7,02×10-8
Коэффициент кинематической вязкости мазута n,м2/с	7,34×10-6	6,92×10-6
Число Прандтля для мазута с параметрами в пристенном слое	107,04	98,62
Коэффициент гидравлического трения мазута	0,043	0,037
Путевые потери на трение ,Па	299,14	2193,59
Коэффициенты местного Szм	9,0	13,0
Потери давления в местных сопротивлениях ,Па	155,6	1282,82
Суммарные потери давления мазута в подогревателе , Па	454,74	3476,41