Согласно закону сохранения энергии уравнение теплового баланса для трубчатой печи выглядит так:
Qприх = Qрасх, (12)
где Qприх, Qрасх – соответственно статьи прихода и расхода тепла, кДж/кг.
Расчет теплового баланса ведется на 1 кг топлива.
Статьи расхода тепла:
Qрасх = qпол. + qух. + qпот., (13)
где qпол., qух., qпот. – соответственно полезно воспринятое в печи сырьем, теряемое с уходящими из печи дымовыми газами, теряемое в окружающую среду, кДж/кг.
Статьи прихода тепла:
Qприх = 
+ сT ∙ tT + α ∙ L 0∙ cB ∙ tB + Wф.п. ∙ сф.п. ∙ tф.п., (14)
где сT, cB, сф.п. – соответственно теплоемкости топлива, воздуха, форсуночного водяного пара, кДж/кг;
tT, tB, tф.п. – соответственно температуры топлива, воздуха, форсуночного водяного пара, оС.
Явное тепло топлива, воздуха и водяного пара обычно невелико и им часто в технических расчетах пренебрегают. Однако при анализе способов, способствующих повышению коэффициента полезного действия трубчатой печи, эти статьи прихода тепла необходимо учитывать.
Итак, уравнение теплового баланса запишется в следующем виде:
Qприх = Qрасх ≈ (15)
а
Qприх = qпол. + qух. + qпот. =
или
qпол. = - qух. - qпот., (16)
откуда определяется коэффициент полезного действия трубчатой печи:
, (17)
где 
, 
- соответственно потери тепла с уходящими дымовыми газами и потери тепла в окружающую среду в долях от низшей теплотворной способности топлива.
Потери тепла в окружающую среду составляют 3 – 8%. При расчетах этой величиной задаются в предложенном интервале в зависимости от тепловой мощности печи. Температура уходящих дымовых газов определяется уравнением:
, (18)
где t 1 – температура нагреваемого продукта на входе в печь, оС;
Δ t – разность температур теплоносителей на входе сырья в змеевик камеры конвекции, оС.
При естественной тяге в печи tух. не должна быть меньше 250 оС.
qух. определяется по уравнению (16).
С помощью интерполяции рассчитаем массовые теплоемкости продуктов сгорания при 
= 265 °С, в справочнике даны мольные теплоемкости газов, нужно перевести их в массовые, разделив данные значения на молярные массы продуктов сгорания:
СCO2 = 
+ 
;
СH2O = 
+ 
;
СO2 = 
+ 
;
СN2 = + 
;
СSO2 = + 
.
Расчет полезной тепловой нагрузки трубчатой печи, кДж/ч:
, (19)
где G – производительность печи по сырью, кг/ч;
, 
, 
- соответственно теплосодержания паровой и жидкой фазы (сырья) при температуре t 2, жидкой фазы (сырья) при температуре t 1, кДж/кг;
e – доля отгона сырья на выходе из змеевика трубчатой печи.
Теплосодержание паров нефтепродуктов определяется по уравнению, кДж/кг:
(20)
Для определения теплосодержания жидких нефтепродуктов используем уравнение, кДж/кг.
, (21)
где t – температура, при которой определяется теплосодержание нагреваемого продукта, оС.
Определение полной тепловой нагрузки печи, кДж/ч:
(22)
.
Часовой расход топлива рассчитывается по формуле, кг/ч:
(23)
.
Тепловой баланс трубчатой печи.
| Приход | кДж/кг | Расход | кДж/кг |
| Низшая теплотворная способность топлива | 50354,64 | Полезно воспринятое | |
| Теряемое с уходящими газами | 5730,9 | ||
| Потери в окружающую среду | 2517,71 | ||
| Итого | 50354,64 | Итого | 50354,64 |
