Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Конструкция и выбор рекуператоров

Организация подогрева воздуха в результате использования теплоты отходящих дымовых газов позволяет снизить удельный расход топлива в основном технологическом агрегате, улучшить организацию процессов сжигания топлива, повысить температуру в рабочем пространстве, что, в свою очередь, может привести к повышению производительности теплотехнологической установки. В рекуператорах передача теплоты от дымовых газов к воздуху осуществляется через разделяющую стенку, выполняемую из металлических или керамических материалов.

Выбор материала теплообменной поверхности зависит от начальной температуры греющего энергоносителя и температуры нагреваемого воздуха, что в конечном итоге влияет на температуру стенки поверхности теплообмена. Рекуператоры из углеродистой стали позволяют осуществлять подогрев воздуха до 300...400°С, из легированной стали – до 600...800°С, керамические рекуператоры достаточно надежно работают при подогреве воздуха до температуры 500...1000°С. В области низких температур (холодильная техника) целесообразно использовать медные сплавы. Наличие в энергоносителях агрессивных газов и паров требует более тщательного выбора материалов теплообменной поверхности.

Конструктивное выполнение рекуператоров достаточно разнообразно. Наиболее широко применяющиеся типы рекуператоров нормализованы. Так, к примеру, имеются нормали на радиационно-щелевые, конвективно-петлевые, конвективные кожухотрубные, игольчатые, термоблочные рекуператоры [2]. Наиболее широкое распространение получили рекуператоры из стальных гладких труб (рис. 1). Трубы при помощи сварки крепят к трубным решеткам (доскам) коробок из листовой стали. Для рекуператоров применяют цельнотянутые трубы с внутренним диаметром от 15 до 100 мм и толщиной стенки 2…5мм (25х2, 32х2, 38х2, 45х2.5, 57х3, 76х3, 89х3.5, 108х4).

Рис. 1. Рекуператор из гладких стальных труб: 1 – верхняя трубная решетка; 2 – огнеупорная засыпка; 3 – труба рекуператора; 4 – опорная рама; 5 – компенсатор; 6 – нижняя трубная решетка; 7 – песочный затвор

Достаточно широко на заводах черной металлургии применяются петлевые рекуператоры из гладких стальных труб (рис. 2). Основным преимуществом конструкции петлевого рекуператора является свободная самокомпенсация температурного расширения каждой трубы (петли) в отдельности. Недостатком конструкции является то, что все трубные петли имеют разную длину (например, наружная петля примерно в 2 раза длиннее внутренней), а отсюда разное аэродинамическое сопротивление, отчего в наружные наиболее теплонагруженные трубы поступает меньше воздуха и ухудшает охлаждение труб.

Рекомендуемые условия работы трубчатых стальных рекуператоров:

- начальная температура дымовых газов перед рекуператором –600...8000С;

- ориентировочные значения коэффициента теплопередачи k =

= 20...30 Вт/(м2·гр);

- рекомендуемые значения скоростей при нормальных условиях: для воздуха – 5...10 м/с, для дыма – 2...4 м/с.

 

 
 

Рис. 2. Петлевой рекуператор из гладких стальных труб

При условии выполнения рекуператоров из жаростойкого металла начальная температура дымовых газов может быть повышена до 1000°С.

Чугунные рекуператоры выполняются из унифицированных однотипных элементов. По конструкции чугунные рекуператоры условно разделяют на два основных типа: большие и малые. Большие рекуператоры состоят из типизированных труб, собираемых на месте установки в отдельные блоки, причем число труб в блоке может колебаться в широких пределах. Малые рекуператоры представляют собой готовые аппараты с определенной поверхностью нагрева, целиком собираемые на заводе-изготовителе.

Наиболее широко применяют так называемые игольчатые чугунные трубы (рис. 3 и 4). Основным элементом игольчатого рекуператора является чугунная игольчатая труба овальной в сечении формы с наружными и внутренними (или только внутренними) иглами обтекаемой формы. Воздух проходит внутри трубы, а дымовые газы омывают трубу снаружи. Сборка чугунного рекуператора заключается в соединении болтами фланцев труб. По периферии секции рекуператорных труб присоединяют к крепежной раме. Основные преимущества таких рекуператоров связаны с высокой интенсивностью теплопередачи, большой удельной поверхностью в единице объема. Основной недостаток – низкая газоплотность конструкции, что увеличивает утечки воздуха.

 

Рис. 3. Двусторонне-игольчатые чугунные трубы: а—типа 17,5; б—типа 28
Рис. 4. Игольчатая чугунная рекуператорная труба длиной 880 мм

 

Рекомендуемые условия работы игольчатых рекуператоров:

- начальная температура дымовых газов перед рекуператором – 600...9000С; температура подогрева воздуха – 350...4500С;

- ориентировочные значения коэффициента теплопередачи k= = 50...90 Вт/(м2 ·гр);

- рекомендуемые значения скоростей: для воздуха – 3...8 м/с, для дыма – 0,5...2 м/с.

Применение керамических рекуператоров вызвано необходимостью повышения начальной температуры дымовых газов и температуры подогрева воздуха. Такие рекуператоры устанавливают в основном на высокотемпературных нагревательных печах для надежного подогрева воздуха до 600...900°С при температуре газов на входе 1000...1500°С. Материалом для изготовления элементов керамических рекуператоров служит шамот, карборунд и карбошамот. Конструктивно керамические рекуператоры выполняют из трубчатых элементов и блоков. Керамические рекуператорные трубы – восьмигранной в сечении формы; длина труб – 300...400мм, толщина стенок шамотных труб составляет 13мм, карбошамотных – 16 мм. Длина труб, выполненных из карборунда, может составлять до 1,3 м при толщине стенки 5–8 мм. Блочные керамические рекуператоры выполняют из однотипных фасонных шамотных блоков (камней). Наиболее распространенными являются блоки с четырьмя прямоугольными каналами.

Рекомендуемые условия работы керамических рекуператоров:

- ориентировочные значения коэффициента теплопередачи k =

= 3...10 Вт/(м2 ·гр);

- значения скоростей: по воздуху – 1...3 м/с, по дымовым газам – 0,3...1 м/с.

Основным недостатком конструкции керамических рекуператоров является низкая газоплотность.

Методика расчета рекуператоров приведена в [2].

 

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...