48. Обоснуйте возможность снижения температуры стенки труб рекуператора с помощью вставок в трубы.

Вставка является дополнительной поверхностью нагрева. Она воспринимает тепло от наружной стенки, передаваемое излучением, которое конвекцией передается воздуху. Теплопередача здесь описывается уравнениями:

и - степени черноты материала стенки и вставки, обычно для сталей 0,8-0,9.

Наличие вставки позволяет на 30% и более увеличить значение коэффициента теплопередачи К_n существенно снизить t_м. Вставки могут иметь любую форму: (цилиндрическую, крестообразную).

Значительно снизить t_м можно применяя прямоток вместо противотока: Примем этом расчет дает (сплошная линия); при (пунктир).

49. Использование схем движения воздуха и дыма (схем тока) в рекуператорах для снижения максимальной температуры стенок труб.

Применение прямотока особенно выгодно, когда (Gc_р)_q.г>>(Gc_р)_в. В этом случае t_м может быть значительно снижено при незначительном увеличении площади поверхности нагрева F. Если же (Gc_р)_q.г ≈ (Gc_р)_в, то применение прямотока, при необходимости сохранить величину Q, приводит к резкому увеличению площади F. При сохраненной по отношению к противотоку F снижается Q и конечная температура нагрева воздуха. В этом случае для снижения t_м целесообразно сочетать прямоток и противоток, разделяя рекуператор на части: Защитить металл трубной решетки и входных концов труб от перегрева можно также путем организации охлаждения холодным воздухом. Для этого в трубном пучке устанавливают специальную перегородку: Поток охлаждающего воздуха затем подмешивают в общий поток нагреваемого воздуха, до или после рекуператора.

Для устранения перегревов важно обеспечить равномерную раздачу воздуха и газа по трубкам и по сечению рекуператора. При расчете рекуператора скорость движения воздуха и газа в каналах обычно определяют по формуле w=G/( f), м/с. Т.о. оперируют средний по площади перехода f скоростью движения. В действительности наблюдаются разные скорости в элементах (трубах) рекуператоры большую роль в распределении скоростей через пучок элементов рекуператора оказывает конфигурация подводящих и отводящих каналов (коробок, патрубков и т.д.)

Наиболее часто встречаются следующие три схемы подвода и отвода газа: Экспериментальная проверка этих схем показала, что наименьшую неравномерность распределения скоростей обеспечивает П-образная схема. Здесь w_min≈0,84 w_max. Наибольшая неравномерность у Z-образной схемы: w_min ≈0,35w_max. Коэффициент неравномерности скоростей . Его изменения для разных схем показано внизу на графике. он должен быть по возможности близким к единице, потому, что иначе работа рекуператора в действительных условиях будет значительно отличаться от расчетной. при проверке действующих рекуператоров часто оказывается =0,2÷0,1 и даже ниже. Это одна из причин того, что как будто бы правильно рассчитанные рекуператоры быстро выходят из строя.

Поэтому очень важно устраивать направляющие перегородки, лопатки и другие подобные конструкции в воздушных рекуперативных коробках, коленах и т.п.