8. Выбор и расчет рекуператора

Принимаем для подогрева воздуха горения стандартные секции металлического трубчатого петлевого рекуператора и перекрестно – противоточное движение воздуха и продуктов сгорания.

Исходные данные для расчета:

Количество подогреваемого воздуха:

; (8.1)

Начальная температура воздуха: ;

Температура подогрева воздуха: ;

Количество продуктов сгорания:

; (8.2)

Начальная температура продуктов сгорания: ;

Принимаем коэффициент полезного действия

Предварительно принимаем температуру продуктов сгорания на выходе из рекуператора .

Рассчитаем величину m:

Где средняя теплоемкость воздуха =1,3289 при температуре воздуха , а среднюю теплоемкость продуктов сгорания определяем по составу продуктов сгорания:

На входе в рекуператор при и

, (8.3)

На выходе из рекуператора при и

.

По приведенной в приложении методике расчета средней теплоемкости для интервала температур:

. (8.4)

Относительная температура подогрева воздуха:

. (8.5)

Относительная поверхность нагрева рекуператора: .

Температура продуктов сгорания на выходе из рекуператора:

, (8.6)

Что близко к предварительно принятой.

Температура стенки труб рекуператора:

На входе продуктов сгорания:

, принимаем .

На выходе продуктов сгорания:

, принимаем .

Задаемся скоростями, приведенными к 0ºС воздуха , продуктов сгорания.

Действительные скорости:

Воздуха на входе:

. (8.7)

Воздуха на выходе:

.

Продуктов сгорания на входе:

.

Продуктов сгорания на выходе:

.

Критерий Рейнольдса: .

Для воздуха на входе в рекуператор:

. (8.8)

Для воздуха на выходе в рекуператор:

.

Здесь - внутренний диаметр труб рекуператора.

Следовательно, режим движения воздуха турбулентный.

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки труб к воздуху по формуле:

(8.9)

на входе в рекуператор - ;

на выходе из рекуператора - .

Коэффициент теплоотдачи конвекцией к воздуху, отнесенный к наружной поверхности труб:

На входе:

.

На выходе:

.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к трубам рекуператора определяем рис 2.4 и содержании H₂O=18,2% на входе продуктов сгорания , на выходе -.

Далее рассчитываем коэффициент теплоотдачи излучением от продуктов сгорания к трубам рекуператора.

Эффективная длина пути луча:

. (8.10)

По горению топлива в продуктах сгорания при -.

Степень черноты газов:

- на входе в рекуператор при t’_д=820 ⁰С

- на выходе из рекуператора при t’’_д=668 ⁰С

Степень черноты продуктов сгорания:

- на входе в рекуператор

(8.11)

- на выходе из рекуператора

Эффективная степень черноты стенки труб рекуператора:

, (8.12)

Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к трубам рекуператора:

- на входе

(8.13)

Вт/м²К

- на выходе

Вт/м²К

Суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к трубам рекуператора:

(8.14)

- на входе α’_д=60,3+28,4=88,7 Вт/м²К,

- на выходе α’’_д=51+15,8=66,8 Вт/м²К.

Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к воздуху:

На входе продуктов сгорания:

На выходе продуктов сгорания:

Средний по рекуператору коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к воздуху:

Поверхность нагрева рекуператора:

Выбираем секцию СР-250 с поверхностью теплообмена и устанавливаем 4 секции по ходу продуктов сгорания.

Скорость воздуха:

(8.15)

Скорость продуктов сгорания:

Проходное сечение для продуктов сгорания принимаем из табл. 6.1 и добавляем зазор между трубчаткой рекуператора и кладкой канала 200мм.

(8.16)

Скорости близки к принятым.

Температура стенки трубы рекуператора:

На входе продуктов сгорания:

(8.17)

На выходе продуктов сгорания:

Температуры близки к принятым.

Температура стенки трубы рекуператора на входе продуктов сгорания с учетом излучения предрекуператорного пространства:

t’’_ст= t’_ст+100=603+100=703.

Выбираем материал для труб рекуператора на входе продуктов сгорания сталь 12Х17, с .