13.Способы понижения температуры металлической стенки рекуператоров

Для обеспечения надежной работы рекуператоров нельзя допускать превышение температуры стенки t_m сверх допускаемой для металла стенки t_m сверх допускаемой для металла стенки в местах наибольшего нагрева. Из уравнения для передаваемого теплового потока

Q=

для температуры стенки элемента рекуператора получаем

t_m = t_в +(t_q,г-t_в) , ^оС ,

где t_q,г , - температура, коэффициента теплоотдачи и площадь поверхности теплообмена со стороны дымовых газов; t_в, и F_в тоже, со стороны воздуха.

Из уравнения для t_m cледует, что чем выше t_q,г и t_в , чем больше отношение F_q,г/F_в и чем меньше , тем выше t_m .

На величину t_m влияют также неравномерность распределения тепловых и скоростных потоков, а также степень загрязнения поверхности теплопередачи.

Значительное снижение t_m можно достигнуть за счет увеличения F_в/F_q,г, т.е. путем оребрения стенки со стороны воздуха.

Величина отношения в рекуператорах обычно находится в пределах 0,5÷2. С точки зрения эффективного использования поверхности теплопередачи целесообразно иметь =1, но если ставится задача максимального снижения t_m, то желательно иметь >1. Это возможно осуществить за счет увеличения скорости потока воздуха и уменьшения гидравлического диаметра воздушного тракта. Однако при этом резко увеличивается гидравлическое сопротивление: для поперечного обтекания труб, при течении внутри труб, а гидравлическое сопротивление ∆Р≈ω². Более эффективно применение конструктивных приемов интенсификации в частности, при движении воздуха внутри труб, можно использовать цилиндрические вставки: Вставка является дополнительной поверхностью нагрева. Она воспринимает тепло от наружной стенки, передаваемое излучением, которое конвекцией передается воздуху.

Для устранения перегревов важно обеспечить равномерную раздачу воздуха и газа по трубкам и по сечению рекуператора.

14.Экономия топлива за счет рециркуляции дымовых газов в печах

При термической обработке многих материалов в химической и других отраслях промышленности температура в рабочем пространстве печи не должна превышать 800-1000^оС. К таким печам, в частности, относятся огневые подогреватели нефти (трубчатые печи), печи для термообработки ответных металлов, стальных изделий и т.д.

При правильно организованном, устойчивом и и полном сгорании топлива с оптимальным коэффициентом избытка воздуха в топке (обычно =1,05÷1,15) температура продуктов сгорания- дымовых газов при горении составляет 1600-2000^оС. Чем выше температура в топке, тем устойчивее и полнее идет горение топлива. Горение становится неустойчивым, если температура в топке приближается менее чем на 200-300^оС к температуре от 530 до 730^оС.

Следовательно, в топке должна поддерживаться температура выше 1000^оС.

Для того, чтобы снизить температуру дымовых газов выходящих из топки, перед входом в печь их разбавляют холодным воздухом или рециркуляционным потоком уходящих из печи газов:

Так как в печах топка часто совмещена с рабочим пространством, то первую схему на практике реализуют путем сжигания топлива с повышенным избытком воздуха. Так, например, в трубчатых печах для нагрева нефти 1,5 и выше. Такой способ понижения температуры газов невыгоден, так как увеличивает химический недожог и вызывает увеличения потерь тепла с уходящими газами и, следовательно, возрастания расхода топлива и снижение к.п.д.

Представим количество тепла, оставляемое дымовыми газами в нем Q как разность вводимого Q_вх =ВQ и выводимого тепла Q_вых =ВV_ухс_ухt_ух.

Правильным решением является организация рециркуляции дымовых газов. При этом возможно дополнительно повысить эффективность топливоиспользования за счет установки рекуператора за печью. Кратность рециркуляции n=V_обр/V_q.г может достигать 5÷10 и даже выше. Здесь V_обр – количество возвращаемых газов.

По способу организации рециркуляция может быть внешней и внутренней за счет инжектирующего действия газовых струй. Схема внутренней рециркуляции газов в камерной печи: Схема внешней рециркуляции газов в камерной печи: Здесь, газы возвращаются, выйдя из печи снова в рабочее пространство или в топку при помощи вентилятора или за счет разряжение, создаваемого газовыми горелками. К газовой горелке обратные газы целесообразно подводить, если в них содержится значительное количество горячего кислорода для использования при горении топлива или когда нужно растянуть горящий факел за счет балансирования газа инертными газами. При этом нужно помнить, что чрезмерное количество инертных газов, добавленных в газовоздушную смесь, может сделать эту смесь невоспламеняющейся по концентрационным и температурным ограничениям.

Рециркуляцию дымовых газов используют в высокотемпературных печах, когда требуется обеспечить более равномерное температурное поле в рабочем пространстве и исключить локальные перегревы. При этом преимущественно применяют внутреннюю рециркуляцию.