Файл: Несенчук, А. П. Тепловые расчеты пламенных печей для нагрева и термообработки металла учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 109
Скачиваний: 0
В случае турбулентного течения продуктов сгорания топлива расчетная формула имеет вид
|
л н і л 0,8 |
гтл0,25 |
|
|
а к= |
0,743йУг.ух |
|
(10.25) |
|
d J ^ |
' |
|||
|
|
Коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому воздуху
|
, о о 0.5 |
т 0,25 |
|
а к= |
1,38Ш В |
Т ’с.ух |
(10.26) |
|
da°’3S |
|
|
Для блочного рекуператора выражение для расчета коэффи циента теплоотдачи от стенки к воздуху имеет вид
—WtP’2
а„ = 0 ,85(0,9+0,00048/) —^ - Д /0’1ккал/м2-ч-° С (вт/м2-° К), (10.27)
“3U,J
где / — определяющая температура
/ст /в
(здесь /ст ^ /г.ух);
Д /— температурный напор;
At /ст /в-
Принимая во внимание, что /ст = /г.ух, коэффициент теплоотда чи излучением
а л= |
4 С п |
/ |
Тг,ух |
(10.28) |
|
100 |
' |
100 |
|
где Сп — приведенный коэффициент излучения системы:
Сп— С0гп ккал/мг-ч-° К4-
Приведенная степень черноты
Еп-- |
|
1 |
|
|
1 |
1 |
—1 |
||
|
||||
|
Ёст + 6г.ух |
|
||
где ест — степень черноты поверхности |
элемента |
|||
ест= 0,8—0,85.
При расчете ег.ух эффективная длина луча
/=0,9с/э.
(
(10.29)
рекуператора;
210
Выполнив расчет поверхности нагрева керамического рекупера тора, приступают к ее компоновке. С этой целью вначале находят общее число элементов рекуператора
п = . F U
где п — число отдельных элементов поверхности нагрева;
fi — поверхность нагрева одного элемента (см. табл. 10.3
и 10.4), м2.
Затем в соответствии с принятыми в начале расчета скоростями аУг.ух и пув находят число элементов по ширине, высоте и глубине рекуператора. Живые сечения элементов керамических рекуперато ров приведены в табл. 10.1 и 10.2. В отдельных случаях, при не удачной компоновке поверхности нагрева, необходим пересчет реку ператора.
10.3.1. |
Произвести конструкторский тепловой расчет секции радиационно-ко |
||
вективного рекуператора (рнс. 10.3), установленного на методической нагреватель |
|||
ной печи. В качестве топлива служит коксодоменный газ с теплотворной способ |
|||
ностью Qn1’=2200 ккал/нм3 при коэффициенте избытка воздуха а = |
1,1. Диаметры |
||
наружной и |
внутренней обечаек рекуператора соответственно |
равны 1600 |
|
и 1500 мм. |
|
|
|
Расход топлива на печь |
|
|
|
где |
ß = 3 -8 ,7 • ІО3 нм3/ч |
(3-2,42 нм3/сек), |
|
В і = 8,7-ІО3 нм3/ч |
(2,42 нм3/сек). |
|
|
|
|
||
Часовые расходы воздуха и продуктов сгорания через секцию рекуператора:
Ѵ в = В 1Ѵ0'а ^ іі =8,7 ■103■2,3 = 20-101 нм3/ч (5,55 нм3/сек)
Рг.ух — В , Ѵіа=1,/'
W yx= 8,7 -103■3,09= 27ІО3 нм3/ч (7,5 нм3/сек).
Также заданы температуры первичного и вторичного теплоносителей
tr.yx= 1000, //= 2 0 , /„" = 500° С.
Живые сечения для прохода воздуха п газов
fB= 0,245 и fr.yx— 1,77 м2.
Средняя скорость воздуха в рекуператоре
|
|
20+500 |
|
8,7-ІО3 |
273-1-------------- |
wB— |
2 |
|
---------------2,3 |
--------------------- = 44 м/сек. |
|
|
3600-0,245 |
273 |
где IVа=м =2,3 нм3/нм3 (табл. 3.1).
14* |
211 |
С р е д н я я |
с ко р о сть |
п р о д у к т о в |
с го р а н и я |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
273+ |
1000+600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8,7-ІО3 |
|
|
|
|
|||
|
|
uJr.yx — |
|
|
|
- =16,5 м/сек, |
|
|
|||
|
|
|
■3,09 ■ |
|
273 |
|
|
||||
|
|
3600-1,77 |
|
|
|
|
|
||||
4 |
К,-=3,09 |
нм3/нм3 (табл. 3.1). |
|
|
|
|
|
||||
где |
|
|
|
|
|
||||||
і = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температурой t " T.ух, равной 600° С, |
предварительно задаемся. |
|
(соответ- |
||||||||
Находим средние объемные изобарные теплоемкости с'рп и сР' |
|||||||||||
ственно при температурах) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
/„ = |
20+500 |
=260 |
_ |
533) |
_ |
1000+600 |
- |
|
|
||
- - |
" |
(Гп = |
и + Ух = ----- ------ = |
800°С (7’г.ух= 1073° К): |
|||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с..'рвРВ =0,313 (табл. |
8.2) и сР' |
=0,367 ккал/нм3-0С (табл. 8.1). |
||||||||
В соответствии с ууравнениями (10.11) |
и (10.12) |
рассчитываем |
водяные эквн- |
||||||||
валенты: |
|
|
|
8,7-103 - 2,3 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
-0,313=1,74 (7,3) |
|
|
||||
|
|
|
|
1 1 + = ------ |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
3600 |
|
|
|
|
|
|
|
И7ГѴІ= |
8,7-103-3,09 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
-----------------0,367 = 2,82 ккал/0 С-сек (11,8 кдж/° К ■сек). |
||||||||||
|
|
|
3600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Выбираем значение г| = 0,85, |
тогда |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
И+.ух |
|
2,82 |
|
|
|
|
|
|
|
|
11 ---------- = 0 ,8 5 --------- = 1,38. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
U+ |
|
|
1,74 |
|
|
|
Средняя длина луча для данного случая может быть принята |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
/ = |
1,5 м. |
|
|
|
|
Поправка |
на коэффициент |
расхода |
воздуха |
а находится |
по |
графикам |
|||||
(рис. 10.4): |
|
|
|
|
о = |
0,93. |
|
|
|
||
Приведенная длина луча |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
/а= 1,5-0,93= 1,39 м.
Парциальные давления углекислоты и водяных паров, содержащихся в ды мовых газах,
|
0,38 |
|
0,48 |
р с о , = --------=0,123 и р н ,о = |
=0,155 ата. |
||
2 |
3,09 |
2 |
3,09 |
Произведения p l a запишутся так: |
|
||
|
(p la )co 2 = 0, 123-1,39 = 0,171; |
||
|
(pla) и 2о = |
0,155-1,39 = 0,215 ата-м. |
|
Для средней |
температуры |
дымовых газов |
/г.ух= 800°С ( Т г . у х = 1073° К) |
212
н а х о д и м зн ач ен и я е с о ,, е н „ о н ß |
(рис. 5.1— 5 .3 ): |
есо2 = 0,13; |
ен,о = 0,185 и ß = 1,08. |
Степень черноты продуктов сгорания в области рекуператора
ег.ух = 0,13+1,08-0,185 = 0,33.
Находим величины:
Т г.уу = 273+800 =1073; -
-800+260
7'ст = 273Н------- ------- |
=803° К. |
По формуле (10.15) рассчитываем коэффициент теплоотдачи излучением от газов к стенке внутренней обечайки рекуператора
Г / |
1073 \ 4 |
/ |
803 |
\ ‘ 1 |
J |
L \ |
100 |
/ |
V |
100 / |
|
а л = 4 -0,33 -------------------------------------- |
800 |
-530 |
= 9 6 |
ккал/м-'Ч0С (ПО вт/мг-° К). |
|
|
|
|
|||
Выполняем оценку режима движения дымовых газов в рекуператоре |
|||||
|
|
|
Re= |
-----------16,5-1,5 |
, |
|
|
|
|
V |
|
где V — коэффициент кинематической вязкости продуктов сгорания при 7г.ух= =800° С, ѵ = 135-10-° (табл. 10.5).
Т а б л . 10.5. Коэффициент кинематической вязкости продуктов сгорания среднего состава
Температура /, ° С |
V• 10е, м2/ч |
100 |
20 |
200 |
30,2 |
300 |
43,4 |
400 |
57,1 |
500 |
72,5 |
600 |
92 |
700 |
112 |
800 |
132 |
900 |
152 |
1000 |
174 |
1100 |
197 |
1200 |
221 |
Выполнив подстановку, запишем
R e = |
16,5-1,5-10° |
-----------------=0,19- 10е. |
213