Расчет рекуператора для подогрева воздуха

 

Исходные данные для расчета: на входе в рекуператор =0^оС, на выходе =450^оС. Температура дыма на входе в рекуператор =1050^оС. Расход газа на отопление печи =5, 46 м³/с. Расход воздуха на горение топлива  м³/с. Количество дымовых газов на входе в рекуператор  м³/с. Состав дымовых газов 10, 6 % СО₂; 16, 8 % Н₂О; 0, 8 % О₂ и 71, 8 % N₂.

Выбираем керамический блочный рекуператор. Материал блоков – шамот, марка кирпича Б-4 и Б-6. Величину утечки воздуха в дымовые каналы принимаем равной 10 %. Тогда в рекуператор необходимо подать следующее количество воздуха 29, 8/0, 9=33, 1 м³/с.

Количество потерянного в рекуператоре воздуха

 

 м³/с.

 

Среднее количество воздуха

 

 м³/с.

 

Количество дымовых газов, покидающих рекуператор (с учетом утечки воздуха) равно

 

 м³/с.

 

Среднее количество дымовых газов

 

 м³/с.

 

Зададим температуру дымовых газов на выходе из рекуператора =650^оС. При этой температуре теплоемкость дымовых газов

 

,

^{_____________________________}

=1462 кДж/(м^3.К)

 

Теплоемкость дыма на входе в рекуператор ( =1050^оС)

 

^{_____________________________}

=1, 538 кДж/(м^3.К)

 

Теперь , где =1, 3583 кДж/(м^3.К) – теплоемкость воздуха при =650^оС.

Решая это уравнение относительно , получим =651, 3^оС 651^оС.

В принятой конструкции рекуператора схема движения теплоносителей – перекрестный ток. Определяем среднелогарифмическую разность температур для противоточной схемы движения теплоносителей

 

;

^о.

 

Найдя поправочные коэффициенты

 

и ,

, тогда ^оС.

 

Для определения суммарного коэффициента теплопередачи примем среднюю скорость движения дымовых газов =1, 2 м/с, среднюю скорость движения воздуха =1, 5 м/с.

Учитывая, что эквивалентный диаметр воздушных каналов равен =0, 055 м =55 мм, находим значение коэффициента теплоотдачи конвекцией на воздушной стороне

 

=14 Вт/(м^2.К).

 

Учитывая шероховатость стен, получим

 

 Вт/(м^2.К).

 

Коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне находим по формуле

 

.

 

Учитывая, что гидравлический диаметр канала, по которому движутся дымовые газы равен =0, 21 м, находим коэффициент теплоотдачи конвекцией на дымовой стороне

 

=6, 4 Вт/(м^2.К),

 

или с учетом шероховатости стен

 

 Вт(м^2.К).

 

Величину коэффициента теплоотдачи излучением на дымовой стороне определяем для средней температуры дымовых газов в рекуператоре, равной

 

^оС.

 

Среднюю температуру стенок рекуператора принимаем равной

 

^оС.

 

Эффективная длина луча в канале равна

 

 м.

 

При =850, 5^оС находим

 

=0, 05; =0, 035; =1, 06.

.

При =537, 75^оС, .

 

Учитывая, что при степени черноты стен рекуператора , их эффективная степень черноты равна , находим коэффициент теплоотдачи излучением

 

Вт/(м^2.К).

 

Суммарный коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне равен

 

 Вт/(м^2.К).

 

При температуре стенки =537, 75^оС коэффициент теплопроводности шамота равен

 

 Вт/(м^.К)

 

С учетом толщины стенки элемента рекуператора =0, 019 м находим суммарный коэффициент теплопередачи по формуле

 

 Вт/(м^2.К),

 

где  и – соответственно основная поверхность теплообмена и оребренная, м².

 

При ,  Вт/(м^2.К).

 

Определяем поверхность нагрева и основные размеры рекуператора. Количество тепла, передаваемого через поверхность теплообмена, равно

 

 кВт.

 

По следующей формуле находим величину поверхности нагрева рекуператора

 

 м².

 

Так как удельная поверхность нагрева рекуператора, выполненного из кирпичей Б=4 и Б=6, равна =10, 3 м²/м³, можно найти объем рекуператора

 

 м³.

 

Необходимая площадь сечений для прохода дыма равна

 

 м².

 

Учитывая, что площадь дымовых каналов составляет 44 % общей площади вертикального сечения рекуператора, найдем величину последнего

 

 м².

 

Принимая ширину рекуператора равной ширине печи, т. е. =10, 9 м, находим высоту рекуператора

 

 м.

 

Длина рекуператора

 

 м.

 

Выбор горелок

 

В многозонных методических печах подводимая тепловая мощность ( а следовательно, и расход топлива) распределяется по зонам печи следующим образом: в верхних сварочных зонах по 18 – 22%; в нижних сварочных зонах по 20 – 25% и в томильной зоне 12 – 18%.

Распределяя расход топлива по зонам пропорционально тепловой мощности, получим: верхние сварочные зоны по 1, 09 м³/с; нижние сварочные зоны по 1, 23 м³/с, томильная зона 0, 82 м³/с.

Плотность газа 1, 0 кг/м³, расход воздуха при коэффициенте расхода п=1, 05 равен 5, 46 м³/м³ газа.

Пропускная способность горелок по воздуху: верхние сварочные зоны  м³/с; нижние сварочные зоны  м³/с; томильная зона  м³/с.

Расчетное количество воздуха определяем по формуле:

 

;

 

верхние сварочные зоны

 

 м³/с;

 

нижние сварочные зоны

 

 м³/с;

 

томильная зона

 

 м³/с.

Заключение

⇐ Предыдущая1234

Поделиться: