Расчет рекуператора для подогрева воздуха

Исходные данные для расчета: на входе в рекуператор , на выходе . Температура дыма на входе в рекуператор . Расход газа на отопле­ние печи . Расход воздуха на горение топлива . Количество дымовых газов на входе в рекуператор . Состав ды­мовых газов и .

Выбираем керамический блочный рекуператор. Мате­риал блоков — шамот, марка кирпича Б-4 и Б-6 (табл. 32). Величину утечки воздуха в дымовые каналы принима­ем равной 10%. Тогда в рекуператор необходимо подать следующее количество воздуха .

Количество потерянного в рекуператоре воздуха

.

Среднее количество воздуха

.

Количество дымовых газов, покидающих рекуператор (с учетом утечки воздуха) равно

.

Среднее количество дымовых газов

.

Составим уравнение теплового баланса рекуператора, учитывая потери тепла в окружающую среду, равные 10 % и утечку воздуха в дымовые каналы [формула (116)]. Для этого необходимо определить удельную теплоемкость дымовых газов на входе и выходе из рекуператора.

Зададим температуру дымовых газов на выходе из ре­куператора . При этой температуре теплоем­кость дымовых газов

Теплоемкость дыма на входе в рекуператор ( )

Теперь

,

где — теплоемкость воздуха при .

Решая это уравнение относительно получим .

В принятой конструкции рекуператора схема движения теплоносителей — перекрестный ток (см. рис. 62). Сред­нюю разность температур находим по формуле (118), опре­делив среднелогарифмическую разность температур для противоточной схемы движения теплоносителей по форму­ле (117)

Найдя поправочные коэффициенты

и ,

по номограмме на рис. 47 находим .

Тогда

Для определения суммарного коэффициента теплопере­дачи согласно табл. 28 примем среднюю скорость движе­ния дымовых газов , а среднюю скорость движения воздуха .

Учитывая, что эквивалентный диаметр воздушных ка­налов равен (табл. 32) , по графику 50 находим значение коэффициента теплоотдачи конвекци­ей на воздушной стороне

Учитывая шероховатость стен, получим

=

Коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне находим по формуле

Учитывая, что гидравлический диаметр канала, по ко­торому движутся дымовые газы равен (см. табл.32) м, по графику на рис. 50 находим коэффициент теп­лоотдачи конвекцией на дымовой стороне

,

или с учетом шероховатости стен

Величину коэффициента теплоотдачи излучением на дымовой стороне определяем для средней температуры ды­мовых газов в рекуператоре, равной

.

Среднюю температуру стенок рекуператора принимаем равной

.

Эффективная длина луча в канале равна

.

По номограммам на рис. 13—15 при находим

; и

Теперь

.

При по формуле (65) находим .

Учитывая, что при степени черноты стен рекуператора , их эффективная степень черноты равна , по формуле (67) с учетом формулы (64, а), находим коэффициент теплоотдачи излучением

Суммарный коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне равен

При температуре стенки коэффициент теплопроводности шамота равен (приложение XI)

.

С учетом толщины стенки элемента рекуператора находим суммарный коэффициент теплопереда­чи по формуле

— соответственно основная поверхность тепло­обмена и оребренная, м².

При

Определяем поверхность нагрева и основные размеры рекуператора. Количество тепла, передаваемого через по­верхность теплообмена, равно [формула (116)]

.

По формуле (115) находим величину поверхности на­грева рекуператора

.

Так как удельная поверхность нагрева рекуператора, выполненного из кирпичей , равна (табл. 33), можно найти объем рекуператора

.

Необходимая площадь сечений для прохода дыма равна

.

Учитывая, что площадь дымовых каналов составляет 44 % общей площади вертикального сечения рекуператора, найдем величину последнего

.

Принимая ширину рекуператора равной ширине печи, т.е. , находим высоту рекуператора

.

Длина рекуператора

.