книги из ГПНТБ / Кривандин В.А Керамические рекуператоры
.pdfСреднее количество дымовых газов:
6,7 7 ■ = 6,85 н.х?1сек.
2
Температура воздуха на входе в рекуператор—0°; на выходе из рекуператора — 500°. Температура дымовых газов на входе в ре куператор— 900°.
Состав дымовых газов: Н2О— 3%; СО2— 25%; N2 = 72%.
Определение суммарного коэффициента
теплопередачи
Составляем уравнение теплового баланса (39), считая, что тепловые потери равны 10%. Для определения теплоемкости за дадимся температурой дымовых газов на выходе из рекупера тора. Пусть она равна 650°.
0,9 Ид (с“ /д — Сд /д) = ИвСв (д + Ив (д с£,
0,9 • 24 000(900° • 0,366 —• 0,358) =
= 11 300 ■ 500° • 0,327 + 1250 • 0,332 *.t
Решая это уравнение относительно t* , получим t* |
= 645°. |
Поскольку рекуператор данной конструкции |
работает по |
принципу двукратного перекрестного противотока, постольку при определении \tcp необходимо ввести поправку на перекрестный ток в соответствии с выражением (30).
Определим по номограмме (приложение II) поправочный мно житель /, для чего найдем:
„ |
I” — С |
900 — 645 |
255 |
|
|
R = |
|
---- 5- =--------------=--------- =0,51; |
|||
|
I* |
— *t |
500 — 0 |
500 |
|
|
|
t” |
900 — 0 |
|
|
и тогда f 0,93. |
|
|
|
|
|
Средняя разность температур будет равна |
|
||||
|
А |
— A tK |
= 0,93 |
400 — 645 |
= 476°. |
|
2,31g А/н |
2,31g 400 |
|||
|
|
|
|||
|
|
Д<К |
|
645 |
|
Для определения суммарного коэффициента теплопередачи при
нимаем среднюю скорость дымовых газов |
= 1,3 м/сек и сред |
нюю скорость воздуха ш® = 0,7 м/сек. |
|
152
По зависимости, |
приведенной на рис. 46, |
находим, |
что при |
||
= 0,7 м/сек и |
4 • 0,042 • 0,078 |
„ |
|
|
|
Ягидр -- |
м (рис. 17) |
||||
- --------------------— = 0,055 |
|||||
U |
2-0,042 + 2-0,078 |
|
н |
' |
|
*a = 11 ккал/м2час -град.
Учтя влияние шероховатости стенок, получим а* = 11 • 1,1 = 12,1 ккал/м2-час-град.
Коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне определяем по формуле
.. |
ИЗЛ |
, к |
ад — ад |
4” ад- |
|
Гидравлический диаметр канала, по которому движутся дымовые газы, будет равен (рис. 17)
, |
4 - 0.12 ■ 0,240 |
„ |
М. |
|
<'гидр —• |
--------- ;--------------------- |
+ 2-0,240 |
= 0,160 |
|
|
2-0.12 |
|
|
|
По графику (рис. 46) находим, что при w/1 = 1,3 м/сек
ад ~ 5,5 ккал/м2-час-град
или с учетом влияния шероховатости керамических стенок а* =5,5 • 1,1=6 ккал/м2-час-град.
Величину |
определяем для средней |
температуры дымовых |
|||
|
„ 900 -г 645 |
|
„,„о |
. |
) |
газов в рекуператоре, равной------ ----- |
•-= 773 |
|
|||
Средняя температура стенок рекуперативных элементов может быть принята равной
|
773+™Ш |
.ср |
д С 1 ОО |
Эффективная длина луча ХЭф = 0,9-0,160 = 0,145 м.
Рсо, ' $эф = 0’25 • 0,145 = 0,0362 ата-м.
-Рн,о ‘ $эф = 0’05 ‘ 0,145 = 0,0043 ата-м.
По номограмме, приведенной в приложении VI, находим: есо =±
= 0,083, ен2о = 0,0122; (3 = 1,00.
Определяем а“м по формуле (21), в которой М находим, поль зуясь приложением V:
а"зл = (0,083+ 1,00 • 0,0122) • 150= 14,3 ккал/м2-час-град.
Общий коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне будет равен
ад = 6 + 14,3 = 20,3 ккал/м2-час-град.
15В
Коэффициент теплопроводности шамота при |
= 512° будет |
равен |
|
Xz = 0,6 + 0,00055 • 512 = 0,88 ккал/м-час-град.
Толщина стенки элемента рекуператора равна 0,019 м. Определяем суммарный коэффициент теплопередачи для ре
куператора по выражению, применяемому для оребренной по верхности (41), по которому
Яд х Яв (F + F<.р)
-------------------- |
|
!---------------- |
=7,3 ккал/м2-час-град. |
1 |
, |
0.019 |
0,80 |
20,3 |
~ |
0,88 |
+ 12,1 |
Определение поверхности нагрева и размеров рекуператора
Количество тепла, которое передается через поверхность на грева, будет равно
= 11 300 • 500 • 0,327 + |
2 |
• 0,327 • 500° = |
|
|
= 1 952 000 ккал/час.
Определяем поверхность нагрева:
Для определения объема рекуператора разделим величину по верхности нагрева на среднюю удельную поверхность нагрева 7,3 м2/м3 (табл. 6), определяемую как среднее между поверхно стью с дымовой и воздушной сторон:
,, 561 |
» |
V —-------— 77 |
,и3. |
7,3 |
|
Определяем общую площадь отверстий для прохода воздуха:
с |
3,32 |
. |
, |
fB |
=------ •= 4,7.э |
.и2. |
|
|
0.7 |
|
|
Площадь воздушных отверстий составляет 21,5% от полной площади зеркала рекуператора; следовательно, площадь попе речного сечения рекуператора будет равна
/рек 4’75- = 22,1 аг.
'р 0,215
154
Тогда высота рекуператора составит
Высота одного керамического блока рекуператора 0,305 м (рис. 17), отсюда найдем число блоков по высоте:
= ЦД блока; принимаем 12 блоков, и тогда высота рекупе
ратора равна 12 0,305 = 3,66 м.
Ширину рекуператора определяют, исходя из средней скоро сти дымовых газов 1,3 м]сек и среднего расхода дымовых газов 6,85 нмЧсек. Необходимая площадь для прохода дымовых газов равна
f = ±®L = 5,27 м2.
,д 1,3
Причем рекуператор будет разделен по высоте на две части по шесть рядов блоков в каждой. Учитывая, что на один фасонный керамический блок рекуператора приходится 0,038 м2 для про хода дыма (рис. 17), найдем число блоков, которое необходи мо разместить по ширине рекуператора:
—29 блоков.
6-0,03
Шаг между блоками равен 0,264 м. Определим ширину рекупера тора:
£ = 29 - 0,264 =7,65 л.
Площадь поперечного сечения рекуператора составляет 22,1 м2. Следовательно, длина насадок рекуператора (по ходу дымовых газов) составляет
22 ’ - =2,9 м |
или ——— 13 блоков. |
7.65 |
0,233 |
Определение потерь давления по воздушному пути
Общие потери давления по системе вертикальных каналов складываются из потерь на входе в каналы, потерь на преодоле ние трения и потерь на выходе из каналов.
Потери давления на входе в систему каналов определяем по формуле (37). Коэффициент местного сопротивления по прило жению VIII равен 2; температура воздуха на входе в рекупера тор равна 0°.
Дохода = 2 ——— 1 29 = 0,065 мм вод. ст.
2 ■ 9,8
155
Потери давления на преодоление трения определяем пв формуле (35) для средней температуры воздуха 250°.
йтр = 0,05 |
0,72 |
3:66-=0,91 мм вод. ст. |
|
р |
’ |
2-9,8 |
273 / 0,055 |
Потери давления на выходе из системы каналов определяем по формуле (37). Коэффициент местного сопротивления принимаем в два раза больше, чем при входе в систему каналов (пример 1).
. |
» 0,72 . |
. . |
500 |
\ |
nr- |
ММ вод. ст. |
^выхода = 4 --------—- 1,29 |
1 + |
273 |
) = |
0,36.7 |
||
|
2-9,8 |
\ |
* |
|
|
|
Полные потери по воздушному пути составят |
|
|||||
|
йг = 0,065 + 0,21 + 0,365 =-- 0,64 |
мм вод. ст. |
||||
Геометрический напор, способствующий движению воздуха, опре деляем по формуле (36). Удельный вес воздуха при средней тем пературе воздуха 250° равен
—15---- |
=-------------- |
= 0,675 кг/м3. |
1 + М |
! |
250 |
|
+ |
273 |
йгеом = 3,66(1,29 — 0,675) = 2,25 мм вод. ст.
Таким образом, величина геометрического напора воздуха больше суммы потерь давления на преодоление сопротивления и, следовательно, воздух может двигаться в рекуператоре самотягой, без использования вентиляторов. Применение инжекцион ных горелок, создающих разрежение, может обеспечить (при ис пользовании геометрического напора воздуха, возникающего в воздухопроводах) транспортировку воздуха от рекуператора до горелок.
ЛИТЕРАТУРА
I. Б. П. Тебеньков, Рекуператоры для промышленных печей. Ме тал.тургиздат, 1955.
2.С. С. Берман, Рекуперативные печи стекольной промышленности, ОНТИ, 1938.
3.М. А. Г л и н к о в, Мартеновская печь как теплотехнический агрегат, Металлургиздат, 1944.
4. |
В. |
А. |
Ша к, Chaleur et Industrie 1956, |
№ 1. |
и воздухона |
5. |
Хейл и ге нштедт. Регенераторы, |
рекуператоры |
|||
греватели, |
1933. |
Сталь, 1954, |
№ 7. |
||
6. |
|
П. В. Кобяков, Б. Р. И м е н и т о в, |
|||
7. |
|
К. |
М. Г о л о с м а н, Б. Р. И м е и и т о в, Сталь, |
1945, № 4. |
|
8. |
В. |
Г. |
К а п л а н, Рекуперативные нагревательные колодцы, Метал |
||
лургиздат, |
1954. |
|
|
||
9.Г. Ф. Кнорре, Топочные процессы, Госэнергоиздат, 1951.
10.П. П. Будников и др.. Технология керамики и огнеупоров, Пром-
стройиздат, 1954.
1 Г. А. К. Ф р е б е р г, С. В. Б а б у с. Высокоогнеупорные материалы. ОНТИ, 1935.
12.В. И. Перевалов, Технология огнеупоро-в, Металлургиздат, 1944.
13.К. Ф. Васильева, Автореферат диссертации, Харьков, 1953.
14.А. Н. Новиков, В. А. Смирнова, Огнеупоры, 1952, № 2.
15.А. И. Новиков, Огнеупоры, 1950, № 3.
16.Н. А. Ритберг, М. С. Иващенко, С. А. Гальперина, Огне упоры, 1948, № 12.
17. В. Н. Зимин и Д. С. В ильн ер. Огнеупоры, 1937, № 7.
18.Ф. Г. Егоров, Вестник металлопромышленности, 1935, № 1.
19.D. S. Cumming. Journal of the Institute of Fuel, ol. XXVIII, 1955.
№174.
20. Б. P. И м e н и т о в, Сталь, 1955, № 3.
21.О. М. Маргулис и Е. А. Гиньяр, Сталь, 1952, № 11.
22.I. V. Scopal Hutnik, 1955, № 12.
23. Hart el S., Stahl und Eisen, 1956, № 6.
24.А. В. Кузнецов, Тезисы докладов Первого Всесоюзного съезда. ВНИТОКШ, Вып. I, 1940.
25.М. А. Вдовенков, Сборник научно-технических статей, 1939, № 2.
26.К. А. Тихонов, Бюллетень ЦИИН ЧМ, 1955, № 7.
27.Н. М. Л е м л е х. Рекуператоры для нагревательных печей, Энергоиздат, 1933.
28. Н. И. И ж и ко в и М. С. К р у с к а ль, Сталь, 1953, № 5.
29. |
А. А. Сорокин и Б. Л. Полетаев, Сталь, 1956, |
№ 3. |
|
30. W. Fitch, Iron and Steel Eng. 1937, IV. |
|
||
31. |
Engineering, 1939, № 3844. |
|
|
32. |
Steel, 1936, август, 10. |
№ 8. |
|
33. |
H. L. |
Read and F. L. Fritsche, Steel, 1935, vol. 96, |
|
34. |
Л. И. |
Корякин и О. M Маргулис. Огнеупоры. |
1951. № 4. |
II В. А. Кривандин |
157 |
35.Foundry, vol 62, 1934, № 2.
36.Metallurgia, 1950, vol 42, № 251.
37.А. И. Евдокименко, Сталь. 1945, № 9.
38.A. Wagner, Maschinenban und Warmewirtschaft, 1957, № 6.
39.F. H. Cass, N. L. Franklin, A. L. Roberts, Journal of the In
stitute of Fuel, VI, vol 27, 1954, № 161.
40.Печи для нагрева металла, под ред. Н. Н. Доброхотова, Машгиз,
194!.
41.С. С. Кутателадзе, Основы теории теплообмена. Машгиз, 1957.
42.А. Шак, Теплопередача в промышленных установках, Госэнергоиз-
дат. 1933.
43.М. А. Михеев, Основы теплопередачи, Госэнергоиздат, 1956.
44.А. А. Селезнев, Теплоэнергетика, 1955, № 7.
45.В. М. Антуфьев, Г. С. Белецкий, Теплопередача и аэродина
мические сопротивления трубчатых поверхностей в поперечном потоке, Маш гиз, 1948.
46.П. И. Пучков, Котлотурбостроение, 1949, № 4.
47.Д. В. На гор с кий, Вспомогательные таблицы и графики для рас
четов печей. Металлургиздат, 1957.
48. А. М. Г у р в и ч, А. Г. Блох и А. И. Н ос о в и ц к и й, Теплоэнерге тика, 1955, № 1 и 2.
49. Л. С. Эй ген с он, Труды Всесоюзного заочного энергетического ин ститута, Вып. 8, 1957.
50. В. М. Р а м м. Химическая промышленность, 1955, № 2.
51.О. Е. Власов. Известия ВТИ, 1929, № 1.
52.А. С. Френкель, О. М. Маргулис, Сталь, 1950, № 2.
53.М. А. Гл инков, В. А. К ри вандин. Производство стали, Тру ды МИС, XXXV, Металлургиздат, 1956.
54.Сборник районных единичных расценок на огнеупорную кладку про мышленных печей и дымовых труб, ч. 1, Металлургиздат. 1956.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ I
Номограмма для определения коэффициента f, определяющего конечную температуру дымовых газов и воздуха в рекуператоре
ПРИЛОЖЕНИЕ 1а
График для определения величины *е
II |
15S' |
ПРИЛОЖЕНИЕ 16
График для определения величины е
ПРИЛОЖЕНИЕ П
Номограмма для определения поправочного множителя для перекрестного движения теплоносителей в рекуператоре
160
ПРИЛОЖЕНИЕ III
Номограмма для определения величины х0,8
0.31 --039 030'- 10.38 029- - 037 0.28- - 036
°-22-. - 035 026-1 0.39 025 -- 033
029- - 0.3?
0.23- - 0.3)
022- ' 030
0.21 -~ °-29
0.20- - 028 02?
019
0.26 OJ8-- 025
0,?~ - 029
0,16- -0.23
015- - 022
019- -0.2)
- 020
013-
- 019
012-
к. 018
01) - - 0.17
010- - 016
т xss 1.0-г!0
0.502
0.98
-055
096-
0,99^ -
O92-. -05 -0.49
Обо2. -048
-047 0.389 -0.46
0369 --0.440.45 - ^-0.43 0,392 -0.42
-’0.41 032-- '.040
J6J