Il dispositivo e il principio di funzionamento dei forni tubolari

Selezione della dimensione del forno tubolare

Scopo: selezionare un forno che soddisfi i dati iniziali e i parametri precedentemente calcolati e conoscerne le caratteristiche e il design.

La scelta della dimensione standard del forno tubolare viene effettuata in base al catalogo, in funzione della sua destinazione, della resa termica e del tipo di combustibile utilizzato.

Nel nostro caso, lo scopo del forno è il riscaldamento e l'evaporazione parziale dell'olio, potenza termica Q_T è 36,44 MW e il carburante è olio combustibile. Sulla base di queste condizioni, selezioniamo un forno tubolare per combustibile combinato (olio combustibile + gas) SKG1.

Tavolo 2.

Caratteristiche tecniche del forno SKG1.

Indicatore	Senso
Tubi radianti: superficie di riscaldamento, m2 lunghezza di lavoro, m	730 18
Numero di sezioni centrali n	7
Potenza termica, MW (Gcal/h)	39,5 (34,1)
Sollecitazione termica ammissibile dei tubi radianti, kW/m2 (Mcal/m2h)	40,6 (35)
Ingombro (con piattaforme di servizio), m: lunghezza l larghezza altezza	24,44 6 22
Peso, t: metallo della fornace (senza bobina) fodere	113,8 197

I forni del tipo SKG1 sono forni a combustione a fiamma verticale libera, di forma scatolare, con disposizione orizzontale di tubi a spirale in una camera di irraggiamento. I bruciatori del tipo GGM-5 o GP si trovano in una fila nella parte inferiore del forno. Su ciascun lato della camera di irraggiamento sono installati schermi a tubo a fila singola, irraggiati da una serie di torce verticali. La griglia per tubi può essere montata a parete a fila singola o doppia.

Poiché il combustibile combinato viene bruciato nel forno, sul forno è previsto un collettore di gas, attraverso il quale i gas di combustione vengono scaricati in un camino separato.

I bruciatori sono serviti da un lato del forno, grazie al quale è possibile installare due forni monocamerali affiancati su una base comune, collegati da un pianerottolo, e formare così una sorta di forno a due camere.

Il design del forno tipo SKG1 è mostrato in Fig.2.

Fig.2. Forno tubolare tipo SKG1:

1 - atterraggi; 2 - bobina; 3 - cornice; 4 - rivestimento; 5 - bruciatori.

Conclusione: quando si sceglie la dimensione del forno, è stata presa in considerazione la condizione dell'approssimazione più vicina, ad es. tra tutte le taglie standard con resa termica maggiore di quella calcolata è stata scelta quella con resa termica più bassa (con un piccolo margine).

Modalità di asciugatura

Durante il processo di asciugatura, il forno può funzionare in modalità bassa temperatura, normale o alta temperatura.

Bassa temperatura e modalità normale

La lavorazione del legno a bassa temperatura viene effettuata a 45°. Questo è il metodo più morbido, conserva tutte le proprietà originali dell'albero nelle più piccole sfumature ed è considerato una tecnologia di alta qualità. Alla fine del processo, il contenuto di umidità del legno è di circa il 20%, ovvero tale essiccazione può essere considerata preliminare.

Per quanto riguarda la modalità normale, si procede a temperature fino a 90°. Dopo l'asciugatura, il materiale non cambia forma e dimensione, luminosità del colore leggermente ridotta, resistenza. Questa è la tecnologia più comune utilizzata per vari tipi di legno.

Modalità ad alta temperatura

In questa modalità l'asciugatura avviene per azione del vapore surriscaldato (temperatura superiore a 100°) o dell'aria calda. Il processo di essiccazione ad alta temperatura riduce la resistenza del legno, conferendogli una tonalità più scura, quindi il materiale viene utilizzato per creare componenti secondari di edifici e mobili. Allo stesso tempo, l'asciugatura con vapore surriscaldato sarà più delicata rispetto all'uso dell'aria.

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ATTENZIONE 2

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Con volta spiovente

Sotto
si intende il trasferimento di calore radiativo
assorbimento di calore radiante, sotto
convettivo - trasferimento di calore attraverso
lavare le superfici dei tubi con il fumo
gas.

V
quantità base della camera radiante
il calore viene trasferito per irraggiamento e solo
insignificante - convezione e in
camera di convezione - viceversa.

carburante
o il gas viene bruciato con i bruciatori,
situato sulle pareti o sul pavimento della camera
radiazione. Questo crea un luminoso
torcia, che è rovente
particelle di combustibile caldo
riscaldato a 1300-1600 ° C, emettere
calore. I raggi di calore cadono all'esterno
superfici dei tubi della sezione di radiazione
e assorbito, creando il cosiddetto
superficie assorbente. Anche termico
i raggi raggiungono anche le superfici interne
pareti della camera radiante del forno. Riscaldato
le superfici delle pareti, a loro volta, si irradiano
calore che viene anche assorbito
superfici dei tubi radianti.

A
questa superficie del rivestimento di radiazione
sezione crea un cosiddetto riflessivo
superficie che (teoricamente) non lo è
assorbe il calore ceduto dal gas
ambiente della fornace, ma solo per radiazione trasmette
su una bobina tubolare. Altrimenti
tenere conto delle perdite attraverso le pareti in muratura, quindi
durante il normale funzionamento
superficie interna del forno delle pareti del forno
emettono tanto calore quanto ne assorbono.

Prodotti
combustione del carburante sono primari e
principale fonte di calore assorbita
nella sezione di irraggiamento dei forni tubolari
– 60–80% del calore totale utilizzato nel forno
trasmesso nella camera di radiazione, il resto
– nella sezione di convezione.

Triatomico
gas contenuti nei fumi
(vapore acqueo, anidride carbonica e
anidride solforosa), anche assorbire e
emettono energia radiante in alcuni
intervalli di lunghezza d'onda.

Quantità
calore radiante assorbito nel radiante
camera, dipende dalla superficie della torcia,
sua configurazione e grado di schermatura
forni. Ampia superficie della torcia
migliora l'efficienza
trasferimento di calore diretto alle superfici
tubi. Aumento della superficie in muratura
contribuisce anche alla crescita
efficienza del trasferimento di calore nel radiante
telecamera.

Temperatura
gas in uscita dalla sezione di radiazione,
di solito è piuttosto alto, e il calore di questi
i gas possono essere utilizzati più in
forno a convezione.

gas
combustione dalla camera di radiazione, ondeggiare
attraverso il muro di passaggio, entrate
camera di convezione. camera di convezione
serve per usare il fisico
calore dei prodotti della combustione in uscita
sezione di radiazione, di solito con una temperatura
700–900 °C. Calore nella camera di convezione
le materie prime vengono trasferite principalmente per convezione
e in parte dalla radiazione del triatomico
componenti dei fumi. Prossimo fumo
i gas sono diretti al camino e alla canna fumaria
i tubi vengono scaricati nell'atmosfera.

Prodotto,
da riscaldare, uno o
diversi flussi entrano nei tubi
bobina convettiva, passa tubi
schermi della camera di radiazione e riscaldati
temperatura richiesta, esce
forni.

Valore
sezione convettiva, di solito
selezionato in modo tale che
la temperatura dei prodotti della combustione in uscita
nei maiali, era quasi 150 °C superiore a
la temperatura delle sostanze riscaldate a
ingresso forno. Pertanto, il carico di calore
meno tubi nella sezione convettiva di
in radiazione, che è dovuto al basso
coefficiente di scambio termico laterale
Gas di scarico.

Efficienza
il trasferimento di calore per convezione è dovuto a
prima di tutto, la velocità di movimento del fumo
gas nella camera di convezione. Inseguimento
alle alte velocità, invece, è trattenuto
valori di resistenza ammessi
il movimento dei gas.

Per
flusso più stretto intorno ai tubi
gas e maggiore turbolenza del flusso
condotti fumi in convezione
le camere sono generalmente collocate
motivo a scacchiera. In alcuni forni
le strutture utilizzano nervature
tubi di convezione con un molto sviluppato
superficie.

Quasi
tutti i forni attualmente in funzione
tempo nelle raffinerie,
sono a convezione radiante,
quelli.le bobine dei tubi si trovano in
convezione e camere radianti.
Con un movimento così controcorrente di materie prime
e la maggior parte dei prodotti della combustione del carburante
pieno utilizzo del calore generato
quando viene bruciato.

—

ATTENZIONE 1

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Caratteristiche fisiche e meccaniche dei compositi Solcoat

Opzioni di composizione	Solcoat verde	CroMag Solcoat	Solcatto Nero	mantello di sale bianco	Ciao Solcoat	Hi-e Pipe
Aspetto esteriore	Verde opaco	verde chiaro liscio	nero grigio liscio	Liscio grigio chiaro	liscio verde scuro	verde grigio liscio
Temperatura di fusione	>1900	1800	700	1500	>1900	1870
Viscosità (4mm) 1)	13	11	11	13	14,6	14,6
dilatazione termica	Da 7,2×10-6 a 6,4×10-5	Da 6,4×10-6 a 4,8×10-5	1.1 – 4.3×10-5	Da 9,3×10-6 a 4,8×10-5	Da 6,9×10-6 a 4,8×10-5	9,8x10-5
Conducibilità termica [W/m.K] a 300ºC 2)	0,088	0,088	0,189	0,083	0,089	0,089
Densità dopo calcinazione [g/cm3]	2,4	1,9	3,3	2,4	2,8	2,8
Perdita di peso dopo il riscaldamento a 750ºC
Emissività (oscurità)	0,92	0,9	0,32		0,98	0,98
Porosità
Resistenza agli shock termici [ºC/sec]	>600	>500	>200	>500	>800	>780
Adesione
al metallo 3)	13 – 15	13 – 15	11 – 13	12 – 14	13 – 14	11 – 13
alla ceramica 3)	>40	>40	28 — 45	>40	>40	28 — 45
Resistenza all'abrasione
a 20ºC 4)	3,7 (100%)	3.6 (100%)	1,5 (100%) 6)	4,6 (100%)	3.8 (100%)	3.9 (100%) 6)
a 1000ºC 4.5)	3,5 (106%)	3.6 (105%)	1,2 (125%) 6)	4,4 (105%)	4.6 (105%)	4.6 (125%) 6)
Componente solida della composizione
Densità apparente (di massa) [g/cm3]	1,43	1,27	3	1,35	1,65	1,68
Aspetto esteriore	Polvere verde chiaro	Polvere verde chiaro	polvere nera	Polvere grigio chiaro	Polvere verde scuro	Polvere grigio-verde

1) a 18ºC 2) su filo rovente 3) CSN EN 24624 4) ASTM C 704 – 94 5) ∆T= -980ºC 6) Inizio a 700ºC, ∆T= -680ºC

—

ATTENZIONE 2

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Calcolo semplificato della camera di radiazione

Lo scopo di questa fase del calcolo è quello di determinare la temperatura dei prodotti della combustione in uscita dal forno e l'effettiva densità termica della superficie dei tubi radianti.

La temperatura dei prodotti della combustione in uscita dal forno si trova con il metodo di approssimazione successiva (metodo delle iterazioni), utilizzando l'equazione:

,

dove Q_R e Q_rk — stress termico della superficie dei tubi radianti (effettivo) e attribuibile alla convezione libera, kcal/m2h;

h_R — superficie riscaldante dei tubi radianti, m2 (vedi tabella 2);

h_R /H_S - il rapporto tra le superfici, a seconda del tipo di forno, del tipo e del metodo di combustione del combustibile; accettare h_R /H_S = 3,05 ;

è la temperatura media della parete esterna dei tubi radianti, K;

- coefficiente, per focolari con torcia libera = 1,2;

CON_S \u003d 4,96 kcal / m2 hK - il coefficiente di radiazione di un corpo completamente nero.

L'essenza del calcolo con il metodo dell'iterazione è che impostiamo la temperatura dei prodotti della combustione T_P, che è compreso tra 10001200 K, e a questa temperatura determiniamo tutti i parametri inclusi nell'equazione per il calcolo T_P. Successivamente, questa equazione calcola T_P e confronta il valore ricevuto con quello ricevuto in precedenza. Se non corrispondono, il calcolo riprende con l'adozione T_Puguale a quello calcolato nell'iterazione precedente. Il calcolo continua fino ai valori dati e calcolati T_P non corrispondono con sufficiente precisione.

Per la prima iterazione prendiamo T_P = 1000 mila.

Capacità termiche medie di massa dei gas a una data temperatura, kJ/kgK:

; ;

; ; .

Contenuto termico dei prodotti della combustione a temperatura T_P = 1000 K:

kJ/kg.

La temperatura massima dei prodotti della combustione è determinata dalla formula:

,

dove T è la temperatura ridotta dei prodotti della combustione; T = 313 K;

_T = 0,96 - efficienza forni;

A.

Capacità termiche medie di massa dei gas a temperatura T_max, kJ/kgK:

; ;

; ; .

Contenuto termico dei prodotti della combustione a temperatura T_max:

kJ/kg.

Contenuto termico dei prodotti della combustione a temperatura T_Oh.:

kJ/kg.

Rapporto di rendimento diretto:

Lo stress termico effettivo della superficie dei tubi radianti:

kcal/m2h.

La temperatura della parete esterna dello schermo è calcolata dalla formula:

,

dove ₂ = 6001000 kcal/m2hK è il coefficiente di trasmissione del calore dalla parete al prodotto riscaldato; accettare ₂ = 800 kcal/m2hK;

- spessore della parete del tubo, = 0,008 m (2, Tabella 5);

= 30 kcal/mchK è il coefficiente di conducibilità termica della parete del tubo;

_arrabbiato / _arrabbiato - il rapporto tra lo spessore e il coefficiente di conducibilità termica dei depositi di cenere; per combustibili liquidi _arrabbiato / _arrabbiato = 0,002 m2hK/kcal (2, p.43);

C è la temperatura media del prodotto riscaldato;

A.

Lo stress termico della superficie dei tubi radianti, attribuibile alla convezione libera:

kcal/m2h.

Quindi, la temperatura dei prodotti della combustione in uscita dal forno:

A.

Come puoi vedere, calcolato T_P non corrisponde al valore preso all'inizio del calcolo, quindi, ripetiamo il calcolo, prendendo T_P = 1062,47 mila.

I risultati del calcolo sono presentati sotto forma di tabella.

Tabella 3

numero di iterazione	io	Tmax, A	imax,	,	, A	,	Tp, A
2	16978,0	2197,5	45574,6	0,6952	24467,9	599,1	3870,3	1038,43
3	16415,4	2202,7	45712,2	0,7108	25016,9	601,0	3601,1	1046,12
4	16638,2	2200,7	45658,0	0,7046	24798,7	600,2	3707,5	1045,81

Calcoliamo la quantità di calore trasferita al prodotto nella camera di irraggiamento:

kJ/h

Fig.3. Schema della camera di radiazione di un forno tubolare:

I - materie prime (input); II - materia prima (output); III - prodotti della combustione del carburante; IV - carburante e aria.

Conclusioni: 1) calcolata la temperatura dei prodotti della combustione in uscita dal forno con il metodo dell'approssimazione successiva; il suo significato T_P = 1045,81 K;

2) l'effettiva densità di calore della superficie dei tubi radianti in questo caso era Q_R = 24798,7 kcal/m2h;

3) confrontare il valore ottenuto della densità termica effettiva con il valore consentito per questo forno Q_Inserisci.= 35 Mcal/m2h (vedi tabella 2), possiamo dire che il nostro forno è sottocarico.

Produzione fai da te

L'essiccazione del legno in modo privato richiede una camera speciale, che puoi realizzare da solo. Se devi costruire un essiccatore per legno con le tue mani, allora su un appezzamento di terreno devi allocare un'area di circa 10 m2 per l'installazione. Avrai bisogno di cemento per le fondamenta, materiale e isolamento termico per le pareti, schiuma di montaggio, un sistema di ventilazione, una caldaia e apparecchiature ausiliarie.

Fasi di costruzione

La costruzione di un mini-essiccatore si compone di fasi successive:

• preparazione della fondazione per l'installazione;
• murature;
• isolamento termico;
• installazione del tetto e delle porte;
• installazione a soffitto di radiatori e ventilatori;
• installazione della caldaia nel rispetto delle norme di sicurezza, posa di tubazioni.