Основы теплопередачи Михеев М.А, Михеева И.М. (1013622), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Регенераторы, для которых е» вЂ” — 1, называются идеальными. Дальнейший расчет регенераторов может быть произведен по формулам, выведенным выше для рекуперативных теплообменных аппаратов. б) а! Рис. 8-9. Характер изменения в регенераторах температур рабочих жидкостей гт и Г и поверхности нагрева гс в пространстве и во времени, Рис. 800. Сопоставление процессов теплопередачи в рекуперативных (а) и регенеративных (б) теплообменниках. Регенеративные аппараты применяются главным образом в таких отраслях промышленности, где температура уходящих газов высока и требуется высокий подогрев воздуха (например, доменное, мартеновское, коксовальное, стеклоплавильное и другие производства).
В качестве аккумулирующей насадки обычно берется шамотный или силикатный кирпич, который укладывается или в виде сплошных каналов, или с промежутками в коридорном порядке, или с промежутками в шахматном порядке, кроме того, в качестве насадки применяются металлические листы, алюминиевая фольга и пр. Работа регенераторов зависит от многих факторов, в частности, от толщины насадки, ее теплопроводности и аккумулирующей способности, от длительности периодов, температуры жидкостей, степени засорения и др. Длительность периодов бывает различной— от нескольких минут до нескольких часов.
Наиболее часто т, = = т, = 0,5 ч (т, = 1 ч). Для выбора толщины насадки также имеются широкие возможности, но для каждого аппарата имеется своя наивыгоднейшая толщина; для обыкновенных силикатных ре- 263 генераторов с получасовым переключением наиболее благоприятной является толщина кладки 40 — 50 мм. В практических расчетах коэффициент теплопередачи цикла иногда определяется из соотношения 1 1 1 2 о — = — + — + 0,4( — + — ), Ьц о~1т1 о'зтз (, сзр 2Лто (8-40) где с — теплоемкость; р — плотность; Л вЂ” коэффициент теплопроводности; 6 — толщина кирпича. Коэффициент теплоотдачи соприкосновением для дымовых газов и воздуха при движении их в коридорной насадке может быть определен по формуле о,з 88 о ,,о,зз ' (8-41) где зэо — скорость газа или воздуха при нормальных условиях (О'С и ж 1,01 10з Па); й — диаметр канала. В случае шахматного размещения насадки коэффициент тепло- отдачи на 1бо4 выше, чем по формуле (8-41).
Для суммарного коэффициента теплоотдачи необходимо еще определить' значение коэффициента теплоотдачи излучением. В действительных условиях коэффициент теплопередачи может изменяться вследствие наличия догорания газов в регенераторах, засорения их летучей золой и др. Очень большое влияние на работу аппаратов оказывает также неравномерное распределение газов и неполное омывание поверхности нагрева. На электростанциях регенеративный принцип теплопередачи нашел применение в виде воздухоподогревателя, который одной своей половиной соединяется с газоходом, а другой — с воздухопроводом.
Аккумулирующая насадка здесь собирается из профильных железных листов с узкими проходами для газов и воздуха и монтируется так, что может вращаться. Через одну часть насадки протекают горячие газы (период нагревания), через другую — холодный воздух (период охлаждения). Вследствие вращения насадка непрерывно перемещается; та часть, которая в настоящий момент нагревается газом, в следующий момент передвигается в воздушный поток и охлаждается. Таким образом, устройством вращающейся насадки в воздухонагревателе оригинально разрешен вопрос одновременного и непрерывного движения воздуха и газов через один и тот же регенеративный аппарат. 2.
Смесительные аппараты. Смесительными называются такие теплообменники, в которых теплопередача между горячей и холодной жидкостями осуществляется путем их непосредственного соприкосновения и перемешивания. Такие аппараты имеют довольно широкое распространение и применяются главным образом для охлаждения и нагревания газов при помощи воды или охлаждения воды при помощи воздуха.
В частности, они применяются в газо- 264 вом производстве, при кондициоцнровании воздуха, при охлаждении воды в градирнях, при конденсации пара и т. д. (рис, 8-11), Одним из определяющих факторов в работе смесительных теплообменников является поверхность соприкосновения. С этой целью жидкости обычно разбрызгиваются на мелкие капельки, Однако степень дробления в каждом случае должна выбираться в соответствии с конкретными условиями работы аппарата. Чем мельче капли, тем больше поверхность соприкосновения, но вместе с этим меньше и скорость падения капли. При этом и скорость газа Влад бады Влад багариа : а'а Рис.
8-11. Схема смесительного теилообмен- ника. ! — насадка; а — сеяаратор влаги; 3 — вентилятор. должна быть мала; в противном случае капли будут лишь витать или уноситься с воздухом. Поэтому степень разбрызгивания воды должна быть в соответствии со скоростью воздуха и производительностью аппарата. В смесительных теплообменниках наряду с процессом теплообмена имеют место и процессы массообмена. Например, при соприкосновении с водой сухого газа происходит испарение воды в газ, т. е. увлажнение газа.
При смешивании с водой газа с большим содержанием водяного пара происходит конденсация пара или осушка газа. При расчете смесительных аппаратов обычно пользуются установленными нз практики нормами допустимой нагрузки единицы объема. Однако опыт показывает, что работа и производительность таких аппаратов в большой мере зависят от степени использова- 285 ния объема. Путем равномерного распределения газа по сечению аппарата можно резко повысить его производительность или сократить размеры.
С целью обеспечения большей поверхности соприкосновения рабочих жидкостей аппараты часто загружаются кусковым материалом, например коксом, кольцами Рашига или деревянными решетками. Поверхностью теплообмена является жидкостная пленка, которая образуется на поверхности кусковой насадки. Такие аппараты называются скрубберами; они широко применяются в химической промышленности. Для случая охлаждения воздуха водой в скруббере Н. М. Жаворонков [25! получил обобщенную зависимость К1 0 01 беат Йевт Ргдз (8-42) где К1 = лг(,„,д., — число Кирпичева; Ке„- 4ш,РУт,г — число Рейнольдса для газов; Ке = бд,„,/т — число Рейнольдса для жидкости; Рг„= т„ /а„— число Прандтля для газов; й — коэффициент теплопередачи, численное значение которого определяет собой условия теплообмена между газом и жидкостью; и, — скорость воздуха по свободному сечению аппарата; 6 — интенсивность орошения, мЧ(м' с); б„, = 4$ЧР— эквивалентный диаметр; $'— свободный объем насадки, м'/и', г — площадь поверхности насадки в единице объема, м'/м'.
Аналогичные зависимости могут быть получены и для других аппаратов. Более подробные данные по смесительным теплообменным аппаратам см. в специальной литературе. 8-А ГИДРОМЕХАНИЧЕСИИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ 1. Гидравлическое сопротивление. При проектировании тепло- обменных аппаратов большое значение имеет правильное представление о характере движения рабочих жидкостей.
Некоторые сведения по этому вопросу были приведены выше при рассмотрении теплоогдачи в элементах. Но этого недостаточно; в сложных устройствах движение жидкости определяется не только рассматриваемым элементом, но также предшествующими и последующими. Так как сочетание элементов в аппаратах может быть самое разнообразное, то заранее учесть их взаимное влияние очень трудно. На основе уже имеющегося опыта можно утверждать, что работа теплообменных аппаратов в основном определяется характером движения рабочих жидкостей. Знание условий движения дает возможность правильно выбрать расчетные формулы теплоотдачи и позволяет достаточно точно определить гидравлическое сопротивление. Последнее необходимо как для расчета мощности вентиляторов н насосов, так и для оценки рациональности конструкции аппарата н установления оптимального режима его работы.
286 Основной задачей гидромеханического расчета теплообменных аппаратов является определение потери давления теплоносителя при похождении его через аппарат. Прн течении жидкости всегда возникают сопротивления, препятствующие движению. На преодоление этих сопротивлений затрачивается механическая энергия, пропорциональная перепаду давления Ьр.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
