Классификация рекуператоров

Рекуператоры классифицируют в зависимости от материала, из которого они изготовлены на керамические и металлические.

Металлические рекуператоры подразделяют также по характеру теплообмена на:

1. Конвективные (трубчатые и игольчатые);

2. Радиационные;

3. Комбинированные (радиационно-конвективные).

Керамические рекуператоры работают обычно в таких усло­виях, когда учитывают конвекцию и тепловое излучение дымо­вых газов.

6.1. Металлические рекуператоры

Металлические рекуператоры по сравнению с керамическими обладают следующими преимуществами:

1. более высокий коэффициент теплопередачи и большая удельная поверхность нагрева ( ) и как следствие боль­шая компактность и меньший объем при одинаковой общей поверхности на­грева;

2. нет необходимости в глубоких подземных боровах, можно размещать над печами;

3. более высокая герметичность.

Металл, из которого изготовлены рекуператоры, работает в тяжелых условиях – высокие темпе­ратуры и окисляющие действия дымовых газов. Работоспособность рекуператора определяется стойкостью металлов. Для из­готовления рекуператоров применяют обыкновенные углеро­дистые стали, чугуны и стали, легированные хромом, кремнием и алюминием. Применение легирован­ных чугунов и сталей позволяет повысить температуру подогрева воздуха, но вместе с тем приводит к значительному увеличению стоимости реку­ператоров. Это является основным недостатками металлических рекуператоров.

6.1.1. Конвективные рекуператоры Трубчатые рекуператоры

Трубчатые рекуператоры выполняют из цельнотянутых труб различного диаметра. Для изготовления труб используют углеродистые или жаропрочные стали Х5ВР, 12Х17, 15Х25Т [7]. Конструкции их многообразны.

Принципиальная схема рекуператора с прямыми трубами (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Принципиальная схема конвективного рекуператора с прямыми трубами

В этом рекуператоре воздух проходит между трубами, а дымовые газы — внутри труб (возможна и обратная схема). На пути воздуха может быть несколько поворотов, тогда рекуператор работает как многоходовой теп­лообменник. Такие рекуператоры обеспечивают подогрев воздуха до 300–450 ⁰С при температуре дымовых газов 1000 ⁰С и коэффициенте теплопередачи 17,5–23,0  .

Игольчатые рекуператоры

Главная часть игольчатых рекуператоров это игольчатая труба (рис. 6.5). Иглы могут быть выполнены как на внутренней, так и на наружной сторонах. Иглы позволяют увеличить действительную поверхность нагрева и турбулизировать поток газов, что приводит к увеличению коэффициента теплопередачи до 53–116,3 при пересчете на гладкую по­верхность. Обычно внутри труб пропускают воздух, а снару­жи – дымовые газы т. к. иглы, находящиеся на дымовой стороне рекуператоров, быстро засоряются.

Игольчатые рекуператоры изготовляют из чугуна типа силал.

Рис. 6.5. Труба игольчатого рекуператора

Весь игольчатый рекуператор собран из отдельных труб с фланцами, которые соединяются при помощи болтов. При такой конструкции утечка воздуха может достигать 20–30 %, поэтому, во избежание потерь игольчатые рекуператоры, так же как и керамические, не применяют для нагрева газообразного топлива.

На практике чаще всего используют двухходовые рекуператоры, которые обеспечивают подогрев воздуха до 300–400 ⁰С при температу­ре дымовых газов 800 ⁰С. Скорость движения воздуха в рекуператорах этого типа обычно не превышает 10 , а скорость дымовых газов 3–4 . Теп­лопередача осуществляется в ус­ловиях перекрестного тока и зависит главным образом от скорости движения газообразных сред.