книги из ГПНТБ / Щукин А.А. Экономия топлива в черной металлургии. Повышение тепловой эффективности огнетехнических агрегатов

V o 6 =

+ У щ

+ Vp .

(IV.61)

Наиболее

существенную составляющую — прососы

через

уплотне­

н и я — определяют

по формуле из работы [9]

Уу П л =

4000 £ > р б1/Д^ м3 .

(IV.62)

Здесь

Dp

— диаметр

ротора,

м;

мм

(6 = 1 ч- 6

мм, нормально

б — зазор

в

уплотнениях,

6 = 2 мм);

Ар — средний

перепад

давления

между

воздухом

и газом,

кГ/м2 ;

у — удельный вес воздуха,

кГ/м3 .

Из формулы видно, что присосы воздуха зависят от размера

ротора

D p , величины

зазора б, разности давлений воздуха

и газов

Ар и

температуры

воздуха.

Присосы

воздуха

во

многом

зависят

недостатки.

Так, масса поверхностей нагрева вместе с кожухом

у больших

агрегатов превышает 150 т и достигает у крупных аппа­

o = l

1

-

Отношение живого сечения

S 10TH

к фронтальному, м2 /м2

. = i _ 1

=

0,332

1,5

(IV.68).

Масса 1 м 3 насадки при плот­

g = 7,8y„ a c

= 7,8-0,418 =

g = 7,8t)„ac =

ности р = 7800 кг/м 3 , т/м3

=

3,26

= 7,8-0,392 = 3,05

400\

За

—"—"

^з!

•

10

30

SO

70

30

1/0

Ар, пмдод.ст

Рис . 35.

Зависимость"" коэффициента

а

б

теплоотдачи

а

от а э р о д и н а м и ч е с к о г о

с о п р о т и в л е н и я

Ар:

2 —

ш а р и к о в а я

Р и с .

34. Эскиз

с т е р ж н е в о й н а с а д к и ;

1 — л и с т о в а я насадка;

(дробевая); За

— с т е р ж н е в а я

с взаимно -

а —

в з а и м н о

п е р п е н д и к у л я р н ы е

ряды;

п е р е к р е щ и в а ю щ и м и с я

р я д а м и ;

36 —

б — ш а х м а т н ы й п у ч о к

с т е р ж н е в а я ш а х м а т н а я

догревателя

типа Юнгстрем

с эквивалентным

диаметром

каналов

йэ = 7,8 мм;

2) прутковая

стержневая

насадка

из

взаимно перпен­

дикулярных

рядов стержней диаметром dC T =

4

мм и

стержней

одинаково направленных,

расположенных в

шахматном

порядке

(рис. 34). Характеристика насадки приведена

в

табл.6.

3)

шари­

ковая насадка, состоящая из шариков диаметром йш

= 4 мм в

виде

плотного неподвижного слоя. Для каждого типа установлена

и по­

строена на

общем

графике

(рис.

35)

зависимость

интенсивности

теплообмена

от гидравлического

сопротивления.

В работе

принимал

участие

инж. В. Ф.

Фоменков.

данные для

построения

графиков,

приведены

в табл. 7.

Как видно из полученных данных, теплоотдача на поверхности

шариковой

насадки

(из

чугунной

дроби)

при равных условиях

примерно в

3,5

раза

выше

по

сравнению

с

теплоотдачей насад­

ки воздухоподогревателя

типа

Юнгстрем. Для

стержневой

на­

садки теплоотдача еще интенсив­

нее и в 8—10

раз выше по срав-

Воздух

нению с теплоотдачей

насадки

~"

Газы

последнего.

Рис . 37. Роторный

в р а щ а ю щ и й с я

в о з д у х о ­

подогреватель:

а — продольный

р а з р е з ;

б —

поперечный

Рис.

36.

П р и н ц и п и а л ь н а я

р а з р е з ; / — р о т о р ,

з а п о л н е н н ы й

насадкой;

схема

в р а щ а ю щ е г о с я

в о з д у ­

2 — корпус; 3 — футеровка;

4

— непо ­

х о п о д о г р е в а т е л я

с

п р я м о ­

д в и ж н а я перегородка;

5 —

у п л о т н е н и е ;

угольными

кассетами

6 — привод

и поэтому для сохранения

гидравлического сопротивления Ар

на одном уровне приходится

принимать небольшие значения скоро-

Т а б л и ц а

7

Теплоотдача

и аэродинамические

сопротивления в регенеративных насадках

К о н с т р у к ц и я н а с а д к и

К р и т е р и а л ь н ы е у р а в н е н и я д л я о п р е д е л е н и я

А н а л и т и ч е с к а я з а в и с и м о с т ь д л я о п р е д е л е н и я

к о э ф ф и ц и е н т а т е п л о о т д а ч и

г и д р а в л и ч е с к о г о с о п р о т и в л е н и я н а с а д к и , к Г / м 2

П р о д о л ж е н и е т а б л . 7

К о н с т р у к ц и я н а с а д к и

К р и т е р и а л ь н ы е у р а в н е н и я д л я о п р е д е л е н и я

А н а л и т и ч е с к а я з а в и с и м о с т ь д л я о п р е д е л е н и я

к о э ф ф и ц и е н т а т е п л о о т д а ч и

г и д р а в л и ч е с к о г о с о п р о т и в л е н и я н а с а д к и , к Г / м 2

стей газовых потоков и малые толщины

насадки.-Графики, изобра­

женные на рис. 35, вычислены для следующих толщин слоя:

при

листовой

насадке

h =

1200 н-

1800

мм

при

порозности

слоя е

= 0,9;

насадке h =

при

стержневой

68 мм

е =

0,60;

при

шариковой

насадке

h = 56

мм

е =

0,45.

При одном и том же гидравлическом сопротивлении Др =

90 кГ/м2

скорость

газов на входе

в насадку будет (при температуре газов

390° С): при листовой насадке w = 12 м/сек; при шариковой

насадке

w = 2 м/сек; при стержневой насад­

ке w = 8 м/сек.

В теплообменниках

кассеты (рам­

ки) могут быть прямоугольными с за­

полнением стержневой

или шарико­

вой насадкой. Вся поверхность на­

грева состоит

из многих

элементов

(рамок),

включаемых

параллельно

в поток

теплоносителя.

На рис. 33, 36 и 37 показаны прин­

ципиальные схемы вращающихся воз­

Р и с . 38. Сетчатая лента д л я т я ж е л о й

духоподогревателей для

высокотем­

з а г р у з к и

пературного

подогрева,

разработан­

ные автором

книги.

водительность,

поскольку его

поверхность обдувания не может

быть большой.

Теоретические соображения

для сравнительной

выдерживать следующие

условия:

1) одинаковую тепловую производительность двух теплообмен­

ников

Qi = Q2 ;

(iv.70)

2) одинаковое

аэродинамическое

сопротивление

Арг = Ар2;

(IV.71)

3) одинаковые температурные уровни, что характеризуется равен­

ством температурных

напоров

при чистом

противотоке

Att

>= Д/>2 = At.

(IV.72)

<-

<-

Истинные

температурные напоры

могут

быть

разные,

так как

в зависимости от тепловой схемы вносят

поправку:

Atx

= Д^гр,

и At2

= A^iJv

(IV.73)

«-

Первое

условие

можно

переписать

в развернутом виде

klF1

Д % = k2F2 Д % ,

(IV.74)

где

kx и &2

— коэффициенты

теплопередачи,

ккал/(м2

ч

град),

Fx

и F 2 — поверхности

нагрева, м2 .

Можно

записать:

(ВДт^1 = (адт-*2

< I V - 7 5 )

/1

/2

или

(kJ^V^J—^p^

=

(k2f2)V2mc~-e^pi>2

(IV.76)

или

^

G

^

^

^

G

,

^ .

(IV.77)

В

написанных

выше

формулах

приняты

следующие

обозначения:

е х

и е 2

— порозность материала насадки в долях

единицы;

f 1 и /г — коэффициенты компактности насадки, м2 /м3 ;

Gl H a c

и G2 H a c

— насадки

для

первого

и

второго

теплообмен­

ников.

^1нас =

^1нас(1 —

Р кг\

G2 H a c = V2mc (1 — 82) р кг,

(IV.78)

где

р — плотность

материала насадки,

кг/м3 ;

^1нас и

^2нас — объемы насадки, м3 ,

ViHac =

^ i / / i

и Vtmc

= Ft/ft.

(IV.79)

Следовательно, соотношение

масс

насадки

будет

=

*L A . LZL£2 А .

(IV.80)

ffi = ( l - e 1 ) p = - ^ L p ,

(IV.81)

e1 = l — M L .

(IV.82)

т. е. порозность при листовой

насадке

может быть очень большой.

Для

стержневой

(решетчатой)

насадки, составленной

из

прутков

или

проволоки диаметром dC T общей их длиной / для 1 м3

насадки,

можно

записать

ли?,. /P = ( l - e 2 ) p ,

(IV.83)

так

как

h

= ndCTl,

(IV.84)

то

h

=

4 ~ [ ^ s l -

(IV.85)

Так,

в случае, когда е 2 = 0,6

и dCT = 4-10~3 м получаем

f>=

4 4.7о0 з'6 )

- 4 0 0 м 2 / м 3 .

Для

шариковой насадки

f — —1 ~ вц^ .

Следовательно, при одном и том же диаметре удельная

поверхность

шариковой насадки в 1V2 раза больше стержневой.

Сравним

два воздухоподогревателя

(ipx = 4! 2):

В о з д у х о п о д о г р е в а т е л ь с н а с а д к о й

В о з д у х о п о д о г р е в а т е л ь со с т е р ж -

из г о ф р и р о в а н н ы х листов

невой ( р е ш е т ч а т о й ) н а с а д к о й

ftt =

10—12 ккал/(м2 -ч-град)

k2 =

бО-т-80 ккал/(м2 • ч• град)

Л. =

250-350

м 2 /м 3

f2

=

400-500 м 2 /м3

8Х =

0,90

е 2

= 0,6

r

I

12 300

1 —0,6 \ п

Л к г

° * =

(

Ж 400 7 ^ 9 J ° i ~

° ' 5 G i '