7 (Лекции), страница 4

В этих рекуператорах трубы находятся вразличных температурных условиях и поэтому неодинаково удлиняются. Испытанонесколько способов компенсации температурных изменений труб, в частности за счетизгибами установки одного-двух рядов труб большего диаметра со стороны входа дымовыхгазов. За счет меньшего аэродинамического сопротивления труб в них будет двигатьсяувеличенная масса воздуха, способствующая охлаждению стенок.Рис. 23. Трубчатый рекуператорВ последнее время получили распространение петлевые рекуператоры (рис. 9.8),имеющие поверхности нагрева 100…300 м2, основным преимуществом которых являетсясамокомпенсация температурного удлинения каждой трубы. В них каждый нагревательныйэлемент состоит из трубы диаметром 81—89 мм, вставленной концентрично в другую трубудиаметром 100—108 мм.

Преимущество рекуператоров двойной циркуляции — высокаястойкость по сравнению с обычными. Отмечается также сложность их изготовления имонтажа. Размещают подобные рекуператоры только в горизонтальных дымоходах(боровах).Установлено, что кроме правильного выбора марки окалино-стойкой стали идиаметра трубы (не более 50 мм) особое внимание следует уделять конструкции креплениятруб к трубным доскам и качеству сварных швов.

Коэффициент теплопередачи в трубчатыхрекуператорах равен 20…25 Вт/(м2°С).Рис. 9.8. Петлевой рекуператор20РАДИАЦИОННЫЕ РЕКУПЕРАТОРЫПри температурах дымовых газов выше 900—1000 °С основное количество теплапередается стенке рекуператора излучением. Отсюда и название таких рекуператоров —радиационные.Передача теплоты излучением газов зависит от эффективной длины луча илитолщины излучающего слоя, поэтому в радиационных рекуператорах каналы на дымовомпути выполняют большого сечения (диаметром 0,5—3 м), что снижает аэродинамическоесопротивление канала.В настоящее время применяют щелевые радиационные рекуператоры и трубчатые (изтруб малого диаметра).Щелевые радиационные рекуператоры (рис.

25) состоят из двух концентрическихцилиндров. Внутренний цилиндр изготовляют из жаростойких сталей, а наружный — изуглеродистых. Дымовые газы, проходя по внутреннему цилиндру, нагревают стенкуизлучением и конвекцией, а она переизлучает теплоту на наружный цилиндр. Воздухдвижется со скоростью 20—40 м/с в кольцевой щели между внутренним и наружнымцилиндром и нагревается только конвекцией. В рекуператорах, несмотря на большуюплотность теплового потока, не происходит перегрева стенок вследствие интенсивногоотбора теплоты воздухом.Рис.25.Щелевойрадиационный рекуператор:а — прямоточный; б —противоточный;впрямоточно-противоточный;—г— двойной циркуляцииДля уменьшения потерь теплоты в окружающее пространство наружный цилиндрпокрывают тепловой изоляцией. Малые рекуператоры, снабжающие воздухом одну-двегорелки, размещают часто в вертикальных каналах в стенках печей.

Схема газовых потоков вних обычно прямоточная. При температуре дымовых газов 1400—1600 °С температураподогрева воздуха может быть получена до 700 °С и более.В трубчатых радиационных рекуператорах нагреваемый поток (воздух, газ) движетсяпо трубкам малого диаметра, расположенным около стенок канала большого сечения, по21которому движутся дымовые газы (рис. 26).

Такая конструкция повышает прочностьрекуператора. Здесь используют схему прямо- и противотока.Недостаток больших трубчатых рекуператоров в том, что при различном тепловомудлинении трубок возможен их отрыв от коллекторов.Наиболее важное преимущество радиационных рекуператоров перед конвективнымисостоит в возможности осуществления высокотемпературного подогрева при меньшемудельном расходе (на единицу переданной теплоты) окалиностойкой стали. Весьмаэффективна конструкция щелевого радиационного рекуператора двойной циркуляции (см.рис.

25, г). Подобная конструкция позволяет повысить температуру подогрева воздуха посравнению с обычным щелевым на 100…150 °С.Общим недостатком всех конструкций радиационных рекуператоров по сравнению сконвективными,напримертрубчатыми,являетсяихгромоздкость.Коэффициенттеплопередачи у радиационных рекуператоров доходит до 25 Вт/(м2°С).Рис. 26.

Трубчатый радиационныйрекуператорНа рис. 27 показан характер изменения температур потоков по длине канала приусловии, что теплоемкость (водяной эквивалент) греющего потока в 4—5 раз превышаеттеплоемкость нагреваемого потока. При противоточном движении потоков конечнаятемпература холодного потока t2" может быть выше конечной температуры горячего потокаt1" . Противоток выгодно отличается от прямотока возможностью получения более высокогоподогрева холодного потока. Однако температура стенки прямоточного рекуператора ниже,чем противоточного и она не так сильно изменяется по направлению движения греющего22потока.Снижениетемпературыстенкиувеличиваетпродолжительностьслужбырекуператора.Использование вначале, по ходу греющего потока, прямотока, а затем противотока,т.е.

комбинированной схемы движения потоков, улучшает показатели работы рекуператорапо сравнению с простыми схемами.При анализе схем теплообмена легко заметить, что разность температур потоковизменяется по направлению движения потока. Чем она меньше, тем при прочих равныхусловиях меньше будет плотность теплового потока через стенку.Рис. 27.

Распределение температур врекуператорахприпрямоточном(а)ипротивоточном (б) движении газов23.