2.3.7 Определяем диаметры воздушного и дымового каналов

d _в = f_в^факт∙ 4 / π, м;

d_д = f_д^факт∙ 4 / π, м;

d_в = 0,27 ∙ 4 / 3,14 = 0,33 м

d_д = 0,126 ∙ 4 / 3,14 = 0,23 м

2.4 Расчет коэффициентов теплоотдачи конвекцией и излучением

2.4.1 Определяем коэффициенты теплоотдачи конвекцией на воздушной и дымовой сторонах

α ^в_конв = 2,21/ d_в^0,58 , Вт/ м² ∙ град;

α^д_конв = 2,21/ d_д^0,58 , Вт/ м² ∙ град;

α^в_конв = 2,21/ 0,33^0,58 = 4,2 , Вт/ м² ∙ град

α^д_конв = 2,21/ 0,23^0,58 = 5,2 , Вт/ м² ∙ град

Учитываем влияние шероховатостей стенок рекуператора:

α^в’_конв = 1,1∙ α^в_конв = 1,1∙ 4,2 = 4,62, Вт/ м² ∙ град;

α^д’_конв = 1,1∙ α^д_конв = 1,1∙ 5,2 = 5,72, Вт/ м² ∙ град;

2.4.2 Определяем среднюю температуру дыма в рекуператоре

t_{(ср.) д} = (t_д^н +t_д^к )/ 2 = (1516,39+1146,59)/ 2 = 1331,49 ⁰С

2.4.3 Определяем среднюю температуру стенок рекуператора

t_{(ср.) ст} = (((t_д^н +t_д^к )/ 2) + ((t_в^н +t_в^к )/ 2)) / 2; ⁰С

t_{(ср.) ст} = (((1516,39+1146,59)/2) + ((0+400)/2)) / 2 = 765,7 ⁰С

2.4.4 Определяем эффективную длину луча в канале

S_эф = 0,9 ∙ d_д , м, где

d_д– диаметр дымового канала;

S_эф = 0,9 ∙ 0,23 = 0,207 м

2.4.5 Определяем парциальное давление СО₂ и Н₂О

Р со₂ = 98,1 ∙ %СО₂/100 = 98,1 ∙ 9,5/100 = 9,32

Рн₂о = 98,1 ∙ %Н₂О /100 = 98,1 ∙ 14,58/100 = 14,3,

где 98,1 – одна техническая атмосфера, кПа;

%СО₂ и %Н₂О – процентное содержание в дым.

2.4.6 Определяем произведение парциального давления СО₂ и Н₂О на эффективную длину луча

Р со₂ ∙ S_эф, кПа ∙ м;

Рн₂о ∙ S_эф, кПа ∙ м;

Рсо₂ ∙ S_эф = 9,32 ∙ 0,207 = 1,93 кПа ∙ м;

Рн₂о ∙ S_эф = 14,3 ∙ 0,207 = 2,96 кПа ∙ м;

2.4.7 Определяем по номограммам степень черноты Н₂О иСО₂ и поправочный коэффициент β при средней температуре дыма t_{(ср.) д} = 1178,25

ε_CO2= 0,043

ε_H2O= 0,028

β = 1,107

2.4.8 Определяем степень черноты дымовых газов

ε_д = ε_CO2+ β ∙ε_H2O

ε_д = 0,043 +1,107 ∙ 0,028 = 0,074

2.4.9 Определяем степень черноты газов при температуре стенок рекуператора

ε_ст^д = ε_со2 ∙ (Т_{(ср.) д} / Т_{(ср.) ст})^0,65 + β ∙ ε_н2о

ε_ст^д = 0,043 ∙ (1604,49/1038,7)^0,65 + 1,107 ^. 0,028 = 0,0898

2.4.10 Определяем эффективную степень черноты стен рекуператора

ε_{ст. эф} = (1 + ε_ст )/ 2,

где ε_ст – степень черноты стенок рекуператора, равная 0,8.

ε_{ст. эф} = (1 + 0,8) / 2 = 0,9

2.4.11 Определяем коэффициент теплоотдачи излучением на дымовой стороне

α_изл^д = (С_о ∙ ε_{ст. эф} ∙ (ε_д ∙ (Т_{(ср.) д}/100)⁴ - ε_ст^д∙ (Т_{(ср.) ст}/100)⁴))/ (t_{(ср.) д} – t_{(ср.) ст}), Вт/м² ∙ град,

где С_о – постоянная Стефана – Больцмана, равная 5,7 Вт/м² ∙ град⁴.

α_изл^д = (5,7 ∙ 0,9 ∙(0,074 ∙ (1604,49/100)⁴ – 0,0898 ∙ (10,38/100)⁴))/ (1331,49 – 765,7) = 34,9898 Вт/м²∙ град.

2.4.12 Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне

∑α_д = α^д_конв + α^д_изл, Вт / м² ∙град

∑α_д = 5,2 + 34,9898 = 40,19 Вт/м² ∙ град

2.4.13 Определяем высоту рекуператора

Н = F_факт / (π ∙ d_д), м,

где F_факт - фактическая поверхность нагрева рекуператора, м²;

d_д – диаметр дымового канала, м.

H = 10,422/(3,14 ∙0,23) = 14,42 м.

2.5 Расчет потерь давления на пути движения воздуха

2.5.1 Определяем потери давления на пути движения воздуха внутри труб

∆р_внут. = ξ ∙ Z∙(ρ_в ∙ υ_в^факт / 2) ∙ Т_(ср.)в/ Т₀ , Па

где ξ – коэффициент местного сопротивления равный 1,6;

Z – число ходов по воздуху;

ρ_в – плотность воздуха, кг/м³;

υ_в^факт – фактическая скорость движения воздуха, м/с;

Т_(ср.)в – средняя температура воздуха, К;

Т₀ – абсолютная температура воздуха (при нормальных условиях), К.

Определяем среднюю температуру воздуха

Т_(ср.)в = ((t_в^н + t_в^к )/ 2) + 273 = (0 + 400 / 2) + 273 = 473 К

∆р_внут. = 1,6 ∙ 1∙ ((1,29 ∙2,48² )/ 2) ∙ (473/273) = 10,997 Па

2.5.2 Определяем потери давления в короба рекуператора

∆р_короб. = ξ ∙ Z∙(ρ_в ∙ υ_в^факт / 2) ∙ (Т_(ср.)в/ Т₀), Па,

где ξ – коэффициент местного сопротивления, равный Z ∙ 1,25 = 1 ∙ 1,25 = 1,25

∆р_короб. = 1,25 ∙ 1∙ ((1,29 ∙2,48² )/ 2) ∙ (473/273) = 8,59, Па

2.5.3 Определяем общие потери давления при движении воздуха в рекуператоре

∑∆p_в = ∆р_внут. + ∆р _короб. , Па

∑∆p_в = 10,997 + 8,59 = 19,581 Па

2.6 Расчет потерь давления на пути движения дыма

2.6.1 Определяем потери давления на пути движения дыма снаружи труб

∆р^д_нар = ξ ∙ (ρ_в ∙ υ_д^{факт 2} /2) ∙ (Т_{(ср.) д} / Т₀), Па,

где υ_д^факт - фактическая скорость дыма, м /с;

Т_{(ср.) д} – средняя температура дыма, равная

Т_{(ср.) д} = ((t_д^н + ∆t_прот.)/ 2) +273 = 1596,905 K;

ξ – коэффициент местного сопротивления, равный

ξ = ξ’ ∙ (n_д + Z),

где ξ’ – коэффициент соответствующий типу труб, равный 0,253;

n_д – число труб по направлению движения дыма;

Z – число ходов рекуператора.

ξ = 0,253 ∙ (3+ 1) = 1,01

∆р^д_нар = 1,01 ∙ ((1,29 ∙ 6,1² )/ 2) ∙ (1596,905 / 273) = 141,79 Па