Основы теплопередачи (Михеев М.А.) (1013624), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Внешние тепловые потери со стороны холодной жидкости оказывают обратное влияние, они уменьшают повышение температуры жидкости, что приводит к кажущемуся увеличению ее водяного эквивалента. Наличие присоса наружного холодного воздуха оказывает такое же влияние, как и внешняя потеря тепла. Присосанный всздух на горячей стороне понижает температуру горячей жидкости (газа) точно так же, как если бы теплообменный аппарат был абсолютно непроницаем, но жидкость имела меньшее значение водяного эквивалента.
Присос всздуха на холодной стороне понижает температуру холодной жидкости, что равносильно увеличению значения водяного эквивалента. Если потеря тепла составляет рЯ к обгцему количеству передаваемого тепла, то вместо действительного значения водяного эквивалента В' в расчетные формулы следует подставить значение Ф", которое определяется следующим образом: (37) Знак минус ( — ) берется для горячей, а зяак плюс (+) для холодной жидкости. При таком способе учета внешних тепловых потерь все приведенные выше формулы для расчета конечных температур можно прим нять без какого-либо их изменения. 39. РАСЧЕТ РЕГЕНЕРАТИВНЫХ И СМЕСИТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 1.
Регенеративные аппараты. Регенеративными теплообменными аппаратами называются такие теплообменники, в которых процесс теплопередачи от горячей жидкости к холодной разделяется во времени на два периода. В течение первого периода тепло горячей жидкости передается стенкам Рлсчдт теплоо!!ме!!!!ых Апплрлтов !Гв в канала и в них аккумулируется. При этом жидкость охлаждается, а стенки канала нагреваются — это, так называемый, период нагревания. В течение второго периода аккумулированное в стенках тепло передается холодной жидкости. При этом жидкость нагревается, а стенки охла кдаются †э период охлаждения. Таким образом, в регенеративных аппаратах горячая и холодная жидкости омывают одну и ту же поверхность нагрева попеременно. Поэтому, если периоды равны, то для непрерывного подогрева жидкости необходимо иметь два аппарата (фиг. 148).
В то время как в одном из них происходит охлаждение горячей жидкости, в другом холодная жидкость нагревается. Затем аппараты переклюг е чаются и в следующий период в каждом из них процесс теплопередачи протекает в обратном е направлении. Теория регенеративных аппаратов еще не создана. Пот- этому здесь мы рассмотрим лишь наиболее характерные их особенности. В регеФиг. !48.
Схема печи с двумя рвгеиеративиы- нераторах процесс ми подогревателями воздуха. теплопередачи песта! — пврвккввов кввпвк! 2 — торопов; 3 — ввсввкв Рвт вр - вионарен. По мере торов. нагревания и охлаждения температура стенки меняется. О характере ее изменения за период охлаждения дают представление кривые на фиг. 149. На фиг. 150 приведены кривые изменений температуры 8 некоторого участка поверхности за периоды нагревания и охлаждения. Вместе с изменением температуры стенки, конечно, изменяется во времени и температура жидкости (за исключением температуры ее на входе в аппарат).
Кроме изменения во времени все температуры в регенераторах также изменяются и вдоль поверхности нагрева. Пусть имеется регенератор )!ля подогрева воздуха; внутренняя насадка для аккумуляции тепла состоит из кирпича и образует прямые каналы (фиг. 151,а). Горячие газы движутся сверху вниз, а холодный воздух †сни вверх. Кривые изменений температур как во времени, так и вдоль по- 39! РАсчет РегенеРАтивных н смесительных АИИАРАтоп 289 верхности приведены на фиг.
151,б. Температура газов 1, в начале периода нагревания представляется кривой 3, в конце периода †крив 1 и средняя за период нагревания †крив 2. Температура поверхности 1 в конце периода нагревания и начале периода охлаждения представляется кривой 4, в начале периода нагревания и конце периода охлаждения— кривой 7, средняя за период нагревания 1, — кривой б, средняя за период охлаждения 1,— кривой 6. Температура воздуха 1з в начале периода охлаждения представляется кривой 8, в конце периода— 400 кривой 10, средняя за пе- риод охлаждения — кри- вой 9, сз 400 800 300 250 300 150 Фнг.
150. Характер изменения температуры поверхности насадки регенератора (температурное кольцо) за период нагревания 1 „ и период охлаждейня т з. Фиг. 149. Изменение распределения температуры в стенке регенератора за период охлаждения. При таком сложном распределении температур и изменении температурного напора во времени и пространстве точный расчет регенеративных аппаратов весьма затруднителен, практически невозможен. Однако, если пользоваться средними температурами за цикл (фиг.
152), то тепловой расчет регенеративных аппаратов можно свести к расчету рекуперативных, основы которого были рассмотрены выше. При этом в качестве расчетного интервала времени берется не час, а длительность цикла то =-, +тз и УРавнение тепло- передачи принимает вид: Я,=й„(1, — 1,) Р ккал1цикл. (38) РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ 270 Здесь й„ вЂ” коэффициент теплопередачн цикла, величина которого определяется следующим выражением: й = — — - -, икал,'мгиикл'С, ! (39) Ц + агтг агтг где а, — суммарный коэффициент теплоотда чи за период на- греванияя (с учетом лучеисп ускания газов); а, — суммарный коэффициент теплоотда чи за период охлаждения; т, и т,— периоды нагревания и охлаждении; Фиг.
!5!, Характер ианенении в ре- генераторат температуры рабочих жидкостей ГГ и поверхности стенки Г,„ в пространстве и во времени. е,— поправочный коэффициент, учитывающий то обстоятельство, что средние температуры поверхности за период нагревания 8н,! и период охлаждения у„,г не равны между собой, ГРЛ ГЛ е,=1 —,' '; обычно значение е,равно около 0,8. Регенераторы, для которых а„=1, называются идеальными.
Дальнейший расчет регенераторов без каких-либо изме.нений производится по формулам, выведенным выше для рекуператнвных теплообмт нных аппаратов. Регенеративные аппараты применяются, главным образом, в таких отраслях промышленности, где температура отходящих газов в;сока и требуется высокий подогрев воздуха (например, доменное, мартеновское, коксовальнсе, стеклоплавильное и другие производства), В качестве аккумулирующей насадки обычно берется шамотный или силикатный кирпич, когорый укладывается или в виде сплгшных каналов (насадка Каупера), или с промежутками в коридорном порядке (простая насадка Сименса), или с промежутками в шахматном порядке. й зэ1 глсчкт гкгкнкглтивных и смкситкльных лпплглтов — = — + — -+0,4 — -+ (40) где с — теплоемкость; 7 — удельный вес; 1 †коэффицие теплопроводности; б — толщина кирпича.
Это соотношение того же вида, что и уравнение (39). Коэффициент теплоотдачи соприкосновением для дымовых газов и воздуха при движении их в насадке Сименса может быть определен по следующей формуле: 0,8 а = 7,5 — 0 —, ккал1мачас'С, (41) где тэе — скорость газа или воздуха при нормальных условиях (О'С и 760 мм рт. ст.); ст — диаметр канала.
В случае шахматного размещения насадки коэффициент теплоотдачи на 16% выше, чем по уравнению (41). Для сум- Работа регенераторов зависит от многих факторов, в частнос и, от толщины насадки, ее теплопповодности и аккумулирующей способности, от длительности ! периодов, температур жидкосгей, степени засорения и др.
Длитель. ность периодов бывает различна — от несколь- к ких минут до нескольких часов. Наиболее часто с! = са — — 0,5 часа ~л(а —— е (с =1 час). Для выбора толщины насадки также имеются широкие возможности, но для с 6 каждого аппарата имеется своя наивыгоднейшая толщина; для обык. новениых силакатных а) б) регенераторов с получасовым переключени- Фпг. 152. Сопоставление пропессоа теплоем наиболее благо- перепала а Рекуператпвпых и Регеператпаприятной является тол- ных аеплообмелипхах. щииа клал к и 40 — 50 мм. В практических расчетах коэффициент теплоотдачи цикла определяется из такого соотношения: РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ 272 1гл. е марного коэффициента теплоотдачи необходимо еше определить значение коэффициента теплоотдачи лучеиспусканием (см. $24).
Для кирпичных регенераторов значения коэффициента теплопередачи й„ лежат в пределах от 4,5 до 7,5 ккал1мвцитал "С. В действительных условиях коэффициент теплопередачи может изменяться вследствие наличия догорания газсв в регенераторах, засорения их летучей золой и др. Очень большое влияние на работу аппаратов оказывает также нерав- номерное распредеОтражзеляые йяйныа ление газов и неполное омывание ими поверхности нагрева. На электростанциях регенеративный принцип тепло- передачи нашел себе применение в виде воздухоподогрепателя Юнгстрема (фиг. 153), который одной своей половиной соединяется с газоходом, а другой с воздухопроводом. Аккумулирующая насадка Гарячие газы здесь собирается из Фиг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
