Файл: Несенчук, А. П. Тепловые расчеты пламенных печей для нагрева и термообработки металла учеб. пособие.pdf

^г.ух^800°С. Подогрев воздуха в такого рода рекуператорах редко превышает 400° С. Для устранения пережога первых секции их отливают из стали со значительным содержанием хрома или же разбавляют. продукты сгорания топлива атмосферным воздухом, для того чтобы температура на газовой стороне перед рекуперато­ ром не превышала 800° С.

С учетом оребрення поверхности нагрева коэффициент тепло­ передачи такого рекуператора сравнительно высок и составляет

20—30 ккал/м2-ч-° С.

Основные недостатки игольчатого рекуператора — низкая газо­ плотность (утечки воздуха составляют 15—25%) и очень большая металлоемкость по отношению к 1 нм3 воздуха, поступающего в ре­ куператор.

Т р у б ч а т ы е р е к у п е р а т о р ы подразделяются на петле­ вые и прямотрубные. Петлевые рекуператоры используются наибо­ лее часто. Элементы трубчатых рекуператоров в отличие от иголь­ чатых не стандартизированы, что обусловливает большое разнообра­ зие таких рекуператоров.

Трубчатые рекуператоры при весьма хорошей газоплотности обладают в 1,5—2 раза меньшей (по сравнению с игольчатыми) металлоемкостью. Скорость воздуха в таких рекуператорах колеб­ лется в пределах 7—20, а продуктов сгорания топлива — 4—15 м/сек. Коэффициент теплопередачи трубчатого рекуператора составляет 15—25 ккал/м2-ч-° С при температуре подогрева воздуха до 400° С. В силу своей высокой газоплотности трубчатый рекупе­

600—700°С).применяются р а д и а ц и о н н ы е р е к у п е р а т о р ы . Наиболее часто встречаются кольцевые и трубчатые рекуператоры такого типа.

Кольцевой рекуператор состоит из двух коаксиальных цилинд­ ров (рис. 10.3) диаметром 0,4—1,6 м. Толщина кольцевого зазора составляет 20—50 мм. Вторичный теплоноситель с большой ско­ ростью порядка 30—40 м/сек движется в кольцевом зазоре рекупе­ ратора. Дымовые газы поступают в центральную трубу. Как и труб­ чатые, радиационные рекуператоры обладают очень высокой герметичностью воздушного тракта. Они устойчиво работают при температурах дымовых газов на входе /г.ух=900—1100° С. Коэффициент теплопередачи сравнительно высок и составляет 30—60 ккал/м2- ч ° С. При всех их достоинствах следует помнить, что такие рекуператоры обладают очень высоким сопротивлением воздушного тракта 500—1500 кГ/м2.

Трубчатые радиационные рекуператоры в инженерной прак­ тике встречаются сравнительно редко.

Установка рекуперативного теплообменника для подогрева воз­ духа, а в ряде случаев и топлива позволяет сэкономить значитель-

194

Рис. 10.3. Общий вид радиационного рекуператора:

13*

ное количество тепла, тем самым повышая коэффициент использо­ вания топлива и печи в целом. Оценка экономии за счет внедрения рекуперации газов может быть выполнена следующим образом. Вводим обозначение

</2+^3= ос %,

тогда количество теплоты, полезно используемое в печи и теряемое в окружающую среду, составит

Предположим, что в результате рекуперации часть теплоты возвращается в печь. Тогда потери уменьшатся и уравнение (10.2) примет вид

100—а( 1—р ) . (10.4)

По аналогии с выражением (10.3) запишем

где (Qb1*)7—кажущаяся теплотворная способность топлива, ккал/нм3 (кдж/нм3) ;

р — степень рекуперации продуктов сгорания:

1 "

Р==~і---- ;

Ч \у X

196

Выполнив подстановку, будем иметь

=100— а(1 —р)'

Методика расчета металлического рекуператора заключается в следующем.

Вначале производят выбор элемента поверхности нагрева реку­ ператора и, кроме того, решают вопрос о их компоновке в поверх­ ности нагрева. Используя принятую компоновку, определяют живые

вых сечений воздушного и газового трактов, находим средние ско­ рости теплоносителей (в отдельных случаях этими скоростями приходится задаваться)

где /в — средняя температура вторичного теплоносителя в области рекуператора;

— /в '+ П ’С (°К);

fB— живое сечение рекуператора для прохода вторичного теп­ лоносителя, лі2;

^r.yx — средняя температура первичного теплоносителя;

/г.ух — живое сечение рекуператора для прохода первичного теп­ лоносителя, м2.

При этом нужно помнить, что при определении величины /г.ух температурой t"T.ух задаются. Впоследствии эта температура

197

комендуемых для данного типа рекуператора. Если их значения все же отличаются от приведенных, то нужно несколько изменить про­ ходные сечения трактов.

Для средних температур /г.ух и tn выбирают средние объемные изобарные теплоемкости первичного и вторичного теплоносителя (под вторичным теплоносителем нужно понимать воздух или топ­

где Ев и Ег.ух — секундные расходы вторичного теплоносителя и про­ дуктов сгорания топлива соответственно при темпе­

I

198

где Сп — приведенный коэффициент излучения:

Сп= 4 е г.ух ккал/м2 • ч ■° К4 (вт/м2• ° К4) ;

Тг.ух — абсолютная температура продуктов сгорания (среднее значение);

Тст — абсолютная температура стенки рекуператора:

(рис. 5.1—5.3) при температуре /г.у*.

к поверхности элемента рекуператора выбирается с помощью гра­ фиков (рис. 10.5—10.7) или рассчитывается по формуле (R e> l-104)

Найдя а л и а к, определяют эффективный коэффициент теплоотдачи со стороны дымовых газов.

199