Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 7-11 показан рекуператор с трубами двойной циркуляции. Холодный воздух сначала проходит через внутренние трубы, а затем через концентрическое пространство труб поступает в коллектор горячего воздуха. Внутренние трубы играют роль косвенной поверхности нагрева. /
Трубчатые рекуператоры отличаются большой плотностью и поэтому могут применяться также для подогрева газообразного топлива. Коэффициент- теплопередачи может достигать 25—40 вт/(м2’град). Лластинчаты^^рекуцараторы сложнее в изготовлении, менее плотны и
Рис. 7-9. Схемы радиационных стальных рекуператоров.
д — кольцевой (щелевой); б —трубчатый с однорядным экраном.
Мб
долговечны и применяются редко. Рекуператоры, установленные отдельно от печи, занимают некоторое дополнительное место в помещении цеха, во многих случаях это препятствует их применению, однако часто удается удачно расположить рекуператоры на печи или под печью.
На рис. 7-12 показан элемент (труба) игольчатого рекуператора,
отливающегося из легированного чугуна, что позволяет подогревать воз-
Рис. 7-10. Элемент трубчатого стального рекуператора со вставкой.
т
1
1М
d
.' 51 й
Холодный . воздух
¦Горячий . воздух
газы
чЧЧЧЧЧЧЧЧЧч?^
Рис. 7-11. Стальной трубчатый рекуператор с двойной циркуляцией.
дух до 500 °С. В отдельных случаях при более высоком подогреве воздуха (максимально до 800 °С) содержание хрома в чугуне увеличивается до 30%. Преимущество игольчатого рекуператора заключается в эффективной теплопередаче от дымовых газов к воздуху благодаря
Рис. 7-12. Секция игольчатого рекуператбра (труба с иглами на наружной и внутренней сторонах).
увеличению поверхности нагрева за счет большого количества игл, расположенных как с наружной, так и внутренней стороны труб, а также за счет усиления конвёктивной теплопередачи. Йглы имеют обтекаемую 10* 147
каплеобразную форму сечения (реже круглую — при конических иглах). Коэффициент теплопередачи, отнесенный к 1 м2 гладкой поверхности секции, называемой условной поверхностью нагрева, достигает 60— 80 вт/ (ж2 • град).
Игольчатые рекуператоры компактны, что делает их удобными для установки. Недостаток их заключается в засоряемости наружной игольчатой поверхности золой, пылью и пр., а также в недостаточной плотности. Трубы игольчатых рекуператоров делаются длиной от 880 до
2 150 мм. Соответственно условная поверхность нагрева одной трубы изменяется от 0,25 до 0,66 м2. Отдельные трубы соединяются между собой в секции при помощи соединительных чугунных реек.
Элементы чугунных рекуператоров с иглами с двух сторон могут применяться только при чистых дымовых газах. Если дымовые газы загрязнены сажистым углеродом, золой, пылью и т. п., то следует применять трубы с иглами только с внутренней стороны. Такие элементы разработаны Стальпроектом и выпускаются серийно. Греющие дымовые газы обтекают трубы снаружи, нагреваемый воздух проходит внутри труб. Оптимальные скорости, отнесенные к 0°С и 760 мм рт. ст., принимаются: для дымовых газов дог°=Зн-6 м/сек и для воздуха дов°=4-4-10 м/сек. Коэффициенты теплопередачи зависят от скоростей дымовых газов и воздуха, а также от их температур и составляют примерно от 19 до 46 вт/(м2 -град) (в расчете на условную гладкую поверхность труб).
На трубах с односторонними иглами расстояния между центрами труб значительно меньше, чем у двусторонних труб, а потому в 1 м3 объема таких труб укладывается больше и, несмотря на видимый проигрыш в коэффициенте теплопередачи, габариты рекуператора (при прочих равных условиях) и их стоимость примерно одинаковы *. Поверхность нагрева рекуператоров чаще всего включается по схеме «перекрестного противотока».
7-6. РАСЧЕТ РЕКУПЕРАТОРОВ
Расчет рекуператоров ведется на основе двух уравнений: теплового баланса рекуператора и уравнения теплопередачи.
Тепловой баланс рекуператора. Уравнение теплового баланса рекуператора имеет вид:
Wr(fT-t"r)чрр= Гв (t"a-t'a); (7-21)
здесь WT = Угсг и 1Гв=УвСв—водяные эквиваленты продуктов горения и воздуха (соответственно); фр— коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду; Vr и VB’—количества продуктов горения и воздуха, м3/ч\ сГ и с„ — их средние объемные теплоемкости в пределах температурных перепадов it'г—t"r и t"B—Vв (соответственно).
Средняя теплоемкость'газов определяется по формуле
„ _ c'tVT-c"tt"t
Введем безразмерные температуры:
(7-21а)
¦ вг=="Й^Г и <7'22>
Тогда уравнение (7-21), если разделить левую и правую части
его на W*(t'r—*'„), можно переписать в безразмерном виде:
~ 17=77) {7 26)
1 Подробно об игольчатых и других рекуператорах см. в книге Б. П. Тебенькова «Рекуператоры для промышленных печей». М., «Металлургия», 1969.
146
или
где W='WT/WB.
Коэффициент регенерации
...
ев=г(1—ег)%>
w
= (1 — вг) «Рр.
(7-24)
(7-25)
По уравнению (7-23) построен график 0в=/(0г) (рис. 7-13). На ¦оси абсцисс нанесена шкала для определения коэффициента регенерации г. На графике указана граница параллельного тока и противотока. При расчете количество газов необходимо брать с учетом выбивания газов через рабочие окна.
