8. Расчёт рекуператора

Для подогрева воздуха используем металлический трубчатый рекуператор, т.к. трубчатые рекуператоры герметичны, их применяют как для подогрева воздуха, так и газа. Рекуператоры изготавливают из углеродистой стали или жаропрочных сталей марок Х5ВФ, Х14, Х17, Х25Т. При этом возможен подогрев газа или воздуха до и использование продуктов сгорания с температурой перед рекуператором до . Данные характеристики полностью соответствуют условиям проектирования.

Исходные данные:

Состав дымовых газов:

В металлических петлевых рекуператорах дым движется горизонтально по борову, а газ –перекрёстным током навстречу дыму , т.е. имеет место перекрёстный противоток.

Находим температуру дыма на выходе рекуператора. Зададим температуру дыма на выходе . При этой температуре удельная теплоёмкость дымовых газов равна:

Теплоёмкость дымовых газов на входе в рекуператор при температуре , равна соответственно:

Теплоёмкость воздуха при температуре , равна:

Теплоёмкость воздуха при температуре

Т.к. прямотрубные металлические рекуператоры являются достаточно газоплотными, то для определения истинного значения используем следующее уравнение:

(53)

Среднелогарифмическая разность температур (для противотока) равна:

(54)

Для определение поправки на перекрёстный ток находим:

(55)

Тогда с учётом поправки равной

(56)

Для металлических трубных рекуператоров при использовании инжекционных горелок рекомендуется брать следующие скорости движения дыма и воздуха в рекуператоре:

Общее сечение канала для прохождения газа должно быть:

(57)

Общее сечение каналов для прохождения дыма, равно:

(58)

Вывод: выбираем секции петлевого рекуператора №1 имеющую поверхность нагрева со стороны дыма и площадь проходных сечений тогда фактические скорости дыма и газа равны соответственно:

(59)

Данная секция имеет следующие характеристики:

Данная секция содержит 42 трубы. По ходу движения располагается труб, с шагом между ними , поперёк 7 труб, с шагом между ними Диаметр труб внутренних рядов с толщиной стенки 4,5 мм. Диаметр труб двух крайних рядов с толщиной стенки 6 мм. Расположение труб в пучке коридорное.

Находим коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке трубы рекуператора, по следующей формуле:

(60)

При средней температуре дыма . Действительная скорость движения дыма, равна:

(61)

При коэффициент кинематической вязкости и теплопроводности дыма соответственно равны: и , определяем критерий Рейнольдса по формуле:

(62)

По номограммам определяем, что при , а при и в продуктах сгорания, тогда коэффициент теплоотдачи конвекцией от дыма к стенке трубы, определяется по следующей формуле:

(63)

Определяем коэффициент теплоотдачи излучением от дыма к стенкам труб рекуператора.

(64)

Тогда

Принимаем температуру стенок рекуператора равной , находим степень черноты (поглощательную способность) дымовых газов при температуре стенки, по следующей формуле:

(65)

Тогда

(66)

где

Определим коэффициент теплоотдачи излучением от дыма к стенкам рекуператора по формуле:

(67)

Коэффициент теплоотдачи от дыма к стенкам рекуператора, равен:

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки трубы к газу при действительной скорости движения газа

(68)

Учитывая шероховатость труб, увеличим полученное значение на 10% и окончательно получим:

Суммарный коэффициент определяется по формуле:

(69)

Общее количество тепла передаваемое от дыма к газу, равно:

(70)

Требуемая поверхность нагрева равна:

(71)

Рис.8.1 Эскиз рекуператора

Вывод:

Исходя из полученной поверхности нагрева, выбранная секция №1 для металлических петлевых трубчатых рекуператоров вполне подходит т.к. обогреваемые поверхности не сильно разняться по своему значению.