они володіють високою тепловою ефективністю, так як на додаток до основної частини тепла, яка передається випромінюванням, істотна частина передається конвекцією внаслідок порівняно високій швидкості руху димових газів. Крім цього, трубчасті печі є компактними апаратами, їх коефіцієнт корисної дії високий, вони можуть забезпечувати високу теплову потужність. Тривалість перебування нагреваемого сировини в зоні високих температур не перевищує декількох хвилин, що зменшує можливість його розкладання і коксоотложеній в трубах, внаслідок чого при необхідності сировину можна нагрівати до більш високої температури. Печі зручні в експлуатації, дозволяють здійснювати автоматизацію.
У зоні нагріву трубчастих печей одноразово знаходиться відносно невелика кількість нафтопродукту, що знижує пожежну небезпеку. У разі прогара труб пожежу легше усувати.
Трубчаста піч має камери радіації і конвекції. У камері радіації (топкова камера), де спалюється паливо, розміщена радіантні поверхню (екран), що поглинає тепло в основному за рахунок радіації.
У камері конвекції розташовані труби, що сприймають тепло головним чином шляхом конвекції - при зіткненні димових газів з поверхнею нагріву.
Сировина послідовно проходить через конвекційні та радіантні труби і поглинає тепло; зазвичай радіантні поверхню сприймає більшу частину тепла, що виділяється при згорянні палива.
Тепло ефективно передається випромінюванням при охолодженні димових газів до 1000-1200 К. Зниження температури димових газів до більш низьких значень часто буває невиправданим, оскільки при цьому радіантні поверхню працює зі зниженою теплонапряженностью поверхні нагрівання.
Ефективність теплопередачі конвекцією в меншій мірі залежить від температури димових газів, тому таким способом тепло передається, коли передача тепла випромінюванням виявляється недостатньо ефективною. Таким чином, конвекційна поверхню використовує тепло димових газів та забезпечує їх охолодження до температури, при якій величина коефіцієнта корисної дії апарату буде економічно виправданою.
Якщо тепло димових газів може бути використано для інших цілей, наприклад, для підігріву повітря або для виробництва водяної пари, то або наявність конвекційної поверхні для нагрівання сировини не є обов'язковим, або розміри цієї поверхні можуть бути істотно зменшені. При невеликій продуктивності іноді застосовують печі без конвекційної поверхні, простіші в конструктивному відношенні, але володіють невисоким коефіцієнтом корисної дії.
Основними показниками, що характеризують роботу трубчастої печі, є корисна теплова навантаження, теплонапруженість поверхні нагрівання й топкового простору, коефіцієнт корисної дії печі.
Найважливішою характеристикою печі є корисна теплова навантаження, тобто кількість тепла, сприйманого сировиною в печі (кВт або кДж/год). На ряді діючих нафтопереробних заводів експлуатуються трубчасті печі з корисною тепловою навантаженням від 10 до 20 МВт. На високопродуктивних установках теплова потужність печей становить 50-80 МВт.
Важливим показником, що характеризує роботу трубчастої печі, є теплонапруженість поверхні нагрівання, або щільність теплового потоку, тобто кількість тепла, переданого через 1 м 2 поверхні нагрівання в одиницю часу (Вт/м 2).
Розрізняють середню теплонапруженість труб всій печі, середню теплонапруженість радіантних і конвекційних труб, а також теплонапруженість окремих ділянок труб (локальна). Величина теплової напруженості поверхні нагрівання характеризує, наскільки ефективно передається тепло через поверхню нагріву всій печі або окремих її частин. Чим вище середня теплонапруженість поверхні нагрівання всієї печі, тим менше розміри печі, що забезпечує передачу заданої кількості тепла і, отже, тим менше витрати на її спорудження.
Однак надмірно висока теплонапруженість поверхні нагрівання може порушити нормальну роботу печі і привести до прогару труб.
Теплова напруженість топкового простору характеризує кількість тепла, що виділяється при згоранні палива в одиницю часу в одиниці об'єму топки (Вт/м 3). Ця величина, певною мірою, характеризує ефективність використання об'єму топки. Розміри топки трубчастих печей у багатьох випадках залежать не від величини допустимого питомого тепловиділення, а від конструктивних особливостей печі та допустимої величини теплонапруженості поверхні нагрівання радіантних труб. У трубчастих печах теплонапруженість топкового простору зазвичай становить 40-80 кВт/м 3, тоді як в парових котлах, де обсяг топкового простору в основному зумовлюється умовою повного згоряння палива, ця величина значно більше (600-2000 кВт/м 3).
Коефіцієнт корисної дії трубчастої печі є ...
