6. Задачі до розділу II для самостійного розв’язання

6.1. Виконати конструкторський розрахунок регенератора, призначеного для нагрівання повітря для доменної печі від ⁰С до ⁰С. Середовищем, що гріє, служать димові гази з температурою на вході ⁰С, на виході ⁰С. Витрата повітря кг/с. Насадка, розміщена в камері циліндричного перерізу, являє собою щільний шар корундових куль діаметром мм., порізність шару . Тривалість періодів нагрівання й охолодження насадки хв. Середня швидкість руху повітря, віднесена до перерізу камери без насадки, складає м/с. Схема руху газів і повітря –протитечія. При розрахунку коефіцієнта тепловіддачі газів знехтувати променистою складовою.

Визначити:

1. площу поверхні насадки;

2. діаметр і висоту камери;

3. масу насадки.

6.2 Виконати тепловий конструкторський розрахунок регенеративного теплообмінника, що служить для нагрівання кг/с повітря для мартенівської печі від ⁰С до ⁰С. Середовищем, що гріє, служать димові гази з температурою на вході в регенератор ⁰С, на виході ⁰С. Склад газів: %, %, %. Насадка виконана із шамотної цегли товщиною 25 мм, що утворює вертикальні канали перерізом м². Середня швидкість повітря в каналах 15 м/с. Тривалість періодів нагрівання й охолодження насадки год. Схема руху теплоносіїв – протитечія. Визначити площу поверхні теплообміну, кількість і висоту каналів. При розрахунку коефіцієнта тепловіддачі газів врахувати променисту складову.

6.3. Виконати розрахунок регенератора, режимні характеристики якого ( , , , , ) приведені в задачі 6.1, а насадка являє собою розміщений у камері циліндричного перерізу щільний шар сферичних часток шамоту діаметром мм, порізність шару , середня швидкість руху повітря , де - швидкість початку псевдозрідження. Визначити площу поверхні теплообміну, площу поперечного переріза і висоту регенератора.

6.4. Виконати тепловий конструкторський розрахунок кисневого регенератора, у якому охолоджується 3 кг/с повітря тиском кПа, його температура на вході в регенератор К, на виході К. Насадка регенератора виконана з алюмінієвих стрічок товщиною мм, що утворюють вертикальні канали квадратного перерізу розміром мм. Середня швидкість повітря в каналах м/с. Повітря охолоджується киснем в газообразному стані, температура якого на вході в регенератор К, на виході К. Тривалість періодів нагрівання й охолодження насадки с. Визначити поверхню теплообміну, число каналів, висоту регенератора. Схема руху – протитечія.

Розділ III. Розрахунок теплообмінників із дисперсними системами

7 Розрахунок контактних теплообмінників

7.1 Розрахунок теплообмінників із псевдозрідженим шаром

Задача 7.1. Виконати конструкторський тепловий і аеродинамічний розрахунки апарата для нагрівання сферичних часток цирконію від ⁰С до ⁰С в псевдозрідженому шарі. Витрата часток кг/с, їхній діаметр мм. Середовищем, що гріє, є димові гази з температурами на вході ⁰С і виході ⁰С. Втратами теплоти можна знехтувати.

Розв’язання.

1. Розрахуємо кількість переданої теплоти і витрату димових газів.

0. Виписуємо властивості димових газів і цирконієвих часток.

Для димових газів при середній температурі ⁰С (табл. 11 Додатку):

Дж/(кгК); Вт/(мК); кг/м³;

м²/с;

Для цирконію при середній температурі ⁰С [9]:

Дж/(кгК); кг/м³

0. Кількість переданої теплоти:

Вт

Витрата димових газів:

кг/с

2. Вибираємо робочу швидкість димових газів в апараті.

1. Визначаємо число Архімеда:

0. Число Рейнольдса початку псевдозрідження [12]:

З іншої сторони:

– отже, можна одержати швидкість початку псевдозрідження :

м/с

Приймаємо робочу швидкість:

м/с

Тоді:

Порізність псевдозрідженого шару при робочій швидкості розраховується по формулі [12]:

3. Розраховуємо коефіцієнт міжкомпонентного теплообміну.

3.1 Визначаємо комплекс . При критеріальне рівняння має вигляд [12]:

3.2 Коефіцієнт міжкомпонентного теплообміну:

Вт/(м²К)

4. Площа поверхні часток у теплообміннику:

м²

де ⁰С

5. Знаходимо об’єм теплообмінної ділянки з формули:

м³ (6.8)

де м^-1 - питома поверхня часток в одиниці об'єму шару.

6. Визначаємо втрати тиску в шарі.

6.1 Прохідний переріз по газовому потоку:

м²

6.2 Тоді висота шару:

м

6.3 Аеродинамічний опір псевдозрідженого шару знаходимо з формули [12]:

Па.