- •1.Введение
- •2. Разработка температурного графика
- •3. Расчет продуктов сгорания топлива и определение действительной температуры в печи.
- •4. Определение времени нагрева.
- •5.Определение размеров рабочего пространства печи
- •6. Тепловой баланс печи
- •Тепловой баланс печи первой зоны
- •Тепловой баланс печи второй зоны
- •Тепловой баланс печи третьей зоны
- •7.Расчет рекуператора
- •8. Автоматическое регулирование тепловой нагрузки печи
- •9.Технико-экономические показатели
- •10. Литература
7.Расчет рекуператора
Исходные данные к расчету рекуператора:
тип рекуперативного теплообменника – петлевой
вид топлива –
коксодоменный газ с
и
=
1,06
номинальный расход
топлива
– 3075,5 м3/ч
температура
продуктов сгорания перед рекуператором
–
850 ºС
температура
воздуха перед рекуператором
–
20 ºС
температура
подогрева воздуха
–
300 ºС
Подогреватель воздуха предполагается установить в борове размером 1x3 м.
Принимаем диаметр
труб подогревателя равным
57
мм
49
мм с продольным и поперечным шагом в
коридорном пучке (s1
= s2
= 100 мм).
Принимаем
= 9 м/с,
=
16 м/с.
Определяем теплоёмкость воздуха по [1, стр. 40, табл. 4.2]:
= 1,393 кДж/( м³ · К)
Теплоемкость продуктов сгорания:
=
1,528 кДж/( м³ · К)
Рассчитываем водяные эквиваленты:
= 3,23·1,528 =4,962
кДж/(К·с)
=
2,58·1,393 = 3,6 кДж/(К·с)
Определяем температуру продуктов сгорания на выходе из трубчатого подогревателя:
= 850-(300-20)/(0.9·4,96/3,6)
= 460 ºС
Средние скорости теплоносителей в рекуператоре:
=
9 м/с
= 16 м/с
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к наружной поверхности трубки рекуператора. Эффективная длина луча в коридорном пучке:
=
3,5·0,057
= 0,1995 м
Поправка на
коэффициент расхода воздуха (
=1,06)
по [2, стр. 407, рис. 9,25],
=
0,95.
Действительная эффективная длина луча:
=
0,1995·0,95
= 0,19 м
Определяем
парциальные давления
и
:
где
,
- объемы углекислоты и водяных паров
=
0,93/11,08·
= 8000 Па
= 2,2/11,08· = 19000 Па
Произведения
и
:
= 0,19·10299 = 1957 Па·м
= 0,19·21603 =4104 Па·м
Определяем среднюю температуру дымовых газов:
=
(850+460)/2 =655 ºС
Для средней температуры дымовых газов по [2, стр. 138] определяем:
0,068
0,075
1,1
Степень черноты продуктов сгорания в области рекуператора:
0,068+0,075·1
= 0,143
Определяем среднюю температуру воздуха:
(400+20)/2
= 210 ºС
Определяем среднюю температуру стенки трубки рекуператора:
=
(210+716)/2 = 463 ºС
Имеем температуры:
=
(273+463) = 736 К
=
(273+716,5) = 989,5 К
Определяем коэффициент лучеиспускания:
=
16,7·0,143
= 2,38 Вт/(м²·К)
Лучистая составляющая равна:
62,75
Вт/(м²·К)
Оцениваем режим движения продуктов сгорания в рекуператоре. Для скорости продуктов сгорания 9 м/с режим вынужденного движения – турбулентный.
Коэффициент
определяем в соответствии с [2, стр. 402,
рис. 9.19]:
где
– параметры, определяемые по (рисунку
П5).
= 57 Вт/(м²·К)
= 1
= 1,05
= 57·1·1,05 = 59,85 Вт/(м²·К)
Коэффициент
теплоотдачи
:
=
+
= 62,75+59,85 = 122,6 Вт/(м²·К)
Рассчитываем количество теплоты, передаваемое к подогреваемому воздуху. Полагаем, что при скорости воздуха в трубке рекуператора, равной 16 м/с, режим будет турбулентным.
Эквивалентный
диаметр канала
0,049
м
Используя значения
и
,
в соответствии с [2, стр. 399, рис. 9.16], для
турбулентного режима определяем
коэффициент
Вт/(м²·К)
:
где
,
,
,
= 46Вт/(м²·К)
= 1,25
= 0,87
= 1
46·1,25·0,87·1
= 50 Вт/(м²·К)
Коэффициент теплоотдачи между теплоносителями:
= (122,6·50)/(122,6+50)
= 35, 5 Вт/(м²·К)
Безразмерная температура:
=
(400-20)/(870-20) = 0,45
Подсчитываем
величину
:
0,9·4,96/3,6 = 1,24
В соответствии с
[2, стр. 395, рис. 9.12] значение X,
для выражения
равно:
=
0,8
Площадь поверхности теплообмена:
= 0,8·3,6·3600/3,6·35,
5 = 81 м²
Площадь сечения
борова (3x1
м²) позволяет разместить петлевой
рекуператор с длиной трубки
= 3,5 м.
Площадь поверхности теплообмена одной трубки:
= 3,14 ·0,057·3,5
= 0,63 м²
Общее число трубок, составляющих поверхность теплообмена рекуператора:
= 81/0,63 = 129,5
Принимаем = 130
По ширине борова можно разместить трубок:
=
3/0,1 =30
Число рядов по ходу газов:
= 130/30 = 4,33
Принимаем = 5
Получаем общее число трубок Nд:
= 30·5
= 150
Площадь живого сечения для прохода дыма:
1·3-30·0,057·1
= 1,29 м²
Площадь живого сечения рекуператора для прохода воздуха:
150·3,14·0,049²/4
= 0,28 м²
Находим средние
секундные расходы теплоносителей при
температурах
и
:
3,24·(273+716)/273
= 11,76 м³/с
2,58·(273+210)/273
= 4,5 м³/с
Определяем фактические значения скоростей теплоносителей при компоновке в коридорный пучок:
=
11,76/1,29 = 9,11 м/с
=
4, 5/0,28 = 16,1 м/с
Сравнивая фактические скорости теплоносителей, полученные в результате расчета, с принятыми ранее, можно сделать вывод об отклонении значений скоростей в допустимых пределах (± 5 %).
