Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Методика теплового конструкторского расчета стального

Гладкотрубного рекуператора

 

Цель расчета: определение тепловой нагрузки и конструктивных основных характеристик рекуператора (площади поверхности теплопередачи и размеров рекуператора).

Исходные данные:

· Объем нагреваемого воздуха (при входе в рекуператор)….…... , м3

· Объем дымовых газов (при входе в рекуператор)……….……… , м3

· Состав дымовых газов (% об.): N2, CO2, H2O, O2, SO2

· Температура подогрева воздуха (у печи) ……………….….….... , 0С

· Начальная температура воздуха……………………….….…...… , 0С

· Температура дымовых газов перед рекуператором…………….. , 0С

· Внутренний диаметр и толщина стенки трубки рекуператора.. , м

Могут быть применены трубы из жаропрочной стали, сохраняющей свои свойства при температуре =800…9000С.

 

 
 

Рис. 5. Схема материальных потоков в системе «печь – рекуператор»

 

Принимаем падение температуры в воздухопроводе от рекуператора до горелок печи =500С (рис. 5). Тогда необходимая температура подогрева воздуха равна:

, 0С.

Средняя температура воздуха в рекуператоре

, 0С.

Определяем объемную среднюю теплоемкость воздуха , кДж/(м3·гр) (приложение I).

Количество тепла, воспринятое воздухом в рекуператоре,

, кВт.

Принимаем потери тепла в окружающую среду 10%, тогда количество тепла, которое дымовые газы должны передать в рекуператоре, определится по выражению:

, кВт.

Определяем теплоемкость газов при (приложение I).

Количество тепла, вносимое в рекуператор газами,

, кВт.

Количество тепла, уносимое из рекуператора газами,

, кВт.

Определяем температуру газов на выходе из рекуператора методом итераций (последовательных приближений):

1) задаемся предварительно ;

2) определяем теплоемкость газов при ;

3) вычисляем по формуле: ;

4) если полученное значение отличается от заданного менее чем на 100С, то расчет считается законченным. В противном случае необходимо задаться новым значением и повторить расчет по пунктам 2–3.

Определяем температурный напор (рис. 6).

 
 

Рис. 6. Определение температурного напора

Принимаем условную скорость воздуха и дымовых газов в рекуператоре из следующих диапазонов:

Общее сечение каналов для прохода воздуха

, м2.

Общее сечение каналов для прохода газов

, м2.

Принимаем (согласно рис. 1), что дымовые газы движутся внутри труб, а воздух обтекает трубы снаружи.

Сечение для прохода газов одной трубы

, м2.

Примерное число труб на пути движения дымовых газов

.

Принимаем расположение труб шахматное и в плане располагаем трубы по прямоугольнику: по току воздуха n1 рядов и в направлении, поперечном току воздуха, – n2 рядов.

Уточняем число труб:

.

Действительная площадь для прохождения газов

, м2.

Действительная скорость газов

, м/с.

 

Наружный диаметр трубки dН=dВН+2δ, м. Шаг трубок в направлении движения тока воздуха и поперек него принимаем:

s1= s2=1,5·dН, м.

Определяем соотношения:

.

Ширина воздушных каналов в узком сечении

, м.

Высота каналов одного хода воздуха

, м.

Определяем коэффициент теплопередачи в рекуператоре.

Фактическая скорость воздуха при средней температуре

, м/с.

По номограмме (приложение III) определяем коэффициент теплоотдачи и поправочные коэффициенты , , .

Определяем действительный коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воздуху:

, Вт/(м2·гр).

Средняя температура дымовых газов в рекуператоре

, 0С.

Фактическая скорость дымовых газов при

, м/с.

Определяем коэффициент кинематической вязкости для газов (приложение II) , м2/с.

Критерий Рейнольдса

.

В зависимости от режима движения газов определяем конвективный коэффициент теплоотдачи по критериальным уравнениям [2,4]. При переходном режиме величину можно определить по номограмме (приложение IV). При этом полученное значение необходимо умножить на поправочный коэффициент kг (приложение IV).

Определяем коэффициент теплоотдачи излучением от дымовых газов.

Эффективная толщина излучающего слоя для случая движения газов в круглой трубе

, м.

 

 

Вычисляем произведения

· для СО2 , ат·м;

· для Н2О , ат·м,

где , – парциальное давление в дымовых газах соответственно СО2 и Н2О, ат.

По графикам (приложения V, VI, VII) определяем величины:

, , , .

Задаемся средней температурой стенки трубок рекуператора . Зная величину и вводя обозначение по графикам (приложение IX) определяем множитель М.

Определяем коэффициент теплоотдачи излучением:

, Вт/(м2·гр).

Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов

, Вт/(м2·гр).

Коэффициент теплопередачи в рекуператоре

, Вт/(м2·гр).

Необходимая площадь поверхности теплопередачи рекуператора

, м2.

Средний диаметр труб

, м.

Необходимая длина труб

, м.

Число ходов в рекуператоре по току воздуха

.

Принимаем, что высота трубных досок и компенсатора в сумме составляет 0,2 м, тогда общая длина труб равна:

, м.

В плане габариты рекуператора: ширина – 0,9·n2, м; длина – 0,9·n1, м.

Проверяем максимальную температуру стенки рекуператора:

· определяем отношение ;

· по графику (приложение VIII) определяем соотношение , из которого определяем максимальную температуру стенки . Полученную температуру сравниваем с допустимой температурой для материала труб данного рекуператора . Если , то расчет заканчивается. В случае > необходимо перезадаться и повторить расчет до соблюдения условия .

Вследствие дополнительного излучения предрекуператорного пространства и возможных колебаний соотношения воздуха и дымовых газов при эксплуатации рекуператора фактическая максимальная температура стенок труб рекуператора будет несколько выше определенной аналитическим расчетом, и значение её приблизится к максимально допустимому (в данном случае) для данного материала труб рекуператора.

 

 

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23

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