Основы теплопередачи (Михеев М.А.) (1013624), страница 47
Текст из файла (страница 47)
153 Схема регеперативного воалухопо- ПРОФИЛЬНЫХ ЖЕЛЕЗ- аогреватеая Юнгстрема. ных листов с узкими проходами для газов и воздуха и монтируется так, что может вращаться. Через одну часть насадки протекают горячие газы (период нагрева), через другую — холодный воздух (период охлаждения). Вследствие вращения насадка непрерывно перемешается; та часть, которая в настоящий момент нагревается газами, в следующий момент передвигается в воздушный поток и охлаждается.
Таким образом, устройством вращающейся насадки в воздухоподогревателе оригинально разрешен вопрос одновременного и непрерывного движения воздуха и газов через один и тот же регенеративный аппарат. Скорость вращения обычно невелика и равна всего лишь 6 об/мин. На основе предложения и опытов Н. Е. Нинуа 1721 насадку из профильных листов с успехом может заменить насадка из гравия и дробленого шамота. По расчету воздухоподогревателей Юнгстрема и по теплоотдаче в насадке смотри работы Л. Н.
Ильина [26) и Д. М. Иоффе 128]. 39) гхсчкт гкгкнкгатннных н смкснткльных хпплглтои' 273 Пример 35. С помощью регенератора требуется нагревать К = =13000 кма(час воздуха от Сэ —— 100'Сдо С =1000«С. Нагревающей средой служат отходящие газы в количестве (с,=10000 нмг/час с начальной температурой г = ! 400« С. Насадка состоит из кирпичей толщиной Ь = 0,06 м в виде насадки Сименса; длина стороны квадратных каналов а'=0,1 м. Скорость воздуха при нормальных условиях ге«= 1м/сек, продолжительность периодов т, = т, = О б часа.
Коэффициент теплопроводности кирпича 1= 1,0 ккал(м час'С, удельный вес 7=1900 кг/мг н теплоемкость с = 0.27 сскал/кг 'С. Так как скорость н расход воздуха, а также толщина кирпича даны, то этим задано: живое сечение насадки 13 ООЗ 7=-3600 ю — 3600 ! — 3,62 м; число отдельных ганалов 3,62 и= — = — ' = Збй аг 001 Если насадка расположена в виде квадрата, то в каждой стороне будет расположено Л = Уи =Увбх = 19 каналов. Следовательно, длина стороны насадки /= с/ 2+ 6 (а+ 1) =01 ° 19+ 0 01.20= 3 1 м, и полное (габаритное) сечзние насадки и = 3,1Я = 9,6 мг.
10 Скорость газов также известна, юг=ю, — =0,77 м/сес. Коэффициенты теплоотдачи соприкосновением могут быть определены по формуле (41). Для газов 7,5 0,77ц «ю = оаа =16 0,88=14 ккал(ма час «С. 0,1цаа Для воздуха «г — 16 ккал/мг час «С. Пусть, кроме того, задано, что в воздухе содержится2«с«водяных паров, а газы имеют следующий состав: СО« — — 12«с«, Н«О =7«с«и 14г+ + Оэ — 81«4 По этим данным и материалам, приведенным в й 22 и 24, можно вычислить и значения коэффициентов теплоотдачи лучеиспусканием.
Прн этом вычисления надо производить для верхней и нижней части регенератора особо, ибо температуры газов и воздуха меняются значительно. Температурой газов на выходе задаемся — пусть эта температура г", = 400' С. В результате расчета в верхней, горячей части регенератора имеем; лля газов при г = 1 400' С «' ! — 19 и «, =«ы+«и, — 14+19 =33 ккал/мгчас "С; 18 и, л.
м««е««. Расчет теплоопнепцых х|п!лглтоп 274 аля воздуха при С =1000' С Н и «',х — — 2,4 и «х — — «,«-)-«' я — — 16+2,4 =18,4 икал/и'час'С. И, далее, согласно уравнению (40), имеем: ', =33 Ояб = !8,1 — 0-5- -) 04 ~ 027 ()06 — 1-900-+2 1 ~ =02!2, ч откуда коэффициент теплопередачи цикла равен; Л = 4,72 ккал/мз цикл «С. В холодной части регенератора инеем; для газов при т, =400'С «„', =2 и «,'= «„)-«'„', = 14+ 2=1бккал/дп час «С; лля возлуха при рз — 100' С а„т — 0 и «т — «и+0=«м — !б ккал/мт час'С, 1 1 ! Г 2 006 — — — Π—;-)-;6 +0,4 ~~- -27 --;дОО-+2 ! 1~1 =0,288 Лч« = 3,47 ккал/м«цикл 'С.
Средний коэффициент теплопередачи примем: 1 4,72 + 3,47 Лч — (Лц + Дчи) 2 — — '. — 2 ' — — 4,2 ккал/м«цикл 'С. Количество переданного тепла определяется по изменению теплосодержания воздуха, а именно; 12 = М«1«с «(сх — сз) = 13 000 1,293 0,241.900= 3,65 10ч ккал/цикл, Средний температурный напор равен: 1 400 + 400 1 000 + 100 йт= — — — — — - — — = 350«с, 2 2 окончательно с) 3,65 !Сз Р'=,о,,зс= 4,2.350 = 2480 м«. 2. Смесительные аппараты. Смесительными теплообменными аппаратамн называются такие теплообменники, в которых теплопередача между горячей и холодной жидкостями осуществляется путем их непосредственного соприкосновения.
Такие аппараты имеют довольно широкое распространение и применяются, главным образом, для ',охлаждения и нагревания газов с помощью воды или для охлаждения 381 рдс пят ркгюжрдтпвппх и сявситрльных дппдрлгов 2-,б воды с помошью воздуха. В частности, они применяются в газовом производстве, при конаиционироваиии воздуха, при охлаждении воды в градирнях, при коиденсоции пара и т.д. Одним из определяюших факторов в работе смесительных теплообменников является поверхность соприкосновелня. 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 г вместе с этим меньше и скорость падения капли.
При этом и скоростьгазадолж- Ггхагг яа быть мала; в про- ведат тивноч случае капли Фрй "Рь М/" эг /И'Ла "э или уноситься с воздухом. Поэтому степень разбрызгивания т воды должна быть сгхеР согласована со скоро- р у ь, Ьн 'н ~Ь~Фхе стью воздуха и производительностью аппарата. При расчете смесительных аппаратов обычно пользуются установленными из Ай~ практики нормами Фиг. 154. Схема снеснтельного теплообяендопустимой на груз- нн«в.
кн единицы объема, д-насадка; 2 — свпарвгор влаги; д-ввнтнлнтор. Однако опыт показывает, что работа и производительность таких аппаратов в большой мере зависят от степени использования объема. Путем равномерного распределения воды и 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 в этом случае является жидкостная пленка, которая образуется на поверхности кусковой насадки. Такие аппараты называются скруббералри„ они широко применяются в химической промышленности (фнг. 154).
18в РАСЧЕТ ТЕПЛООБИЕННЫХ АППАРАТОВ 276 ггг. о Существовавшие до сих пор нормы расчета смесительных аппаратов современным запросам техники удовлетворять не могут. Поэтому в послелние годы в литературе стали появляться работы, посвященные изучению условий протекания процессов и установлению новых закономерностей, учитывающих влияние целого ряда факторов. Сводка результатов таких ра" от имеется в монографии проф.
гг. М. Жаворонкова [23). Для случая охлаждения воздуха водой в скр)ббере с насадкой из колец Рашига, кокса и деревянных решеток на основе своих опытов Н. М. Жаворонков получил следующую обобщенную зависимость: ол 7~ ол Р о,о (42) г" го гле К1 — критерий Кирпичева, — „ г 4»оо гее,— критерий Рейвольдса лля газов,—; ~ге»» Тес — критерий Рейнольдса для жидкости, 3 600г », Рг, †критер Прандтля для газов,— й †коэффицие теплопередачи, численная величина которого определяет собой условия теплообмена между газом и жидкостью,'ккал~м'час'С; иго †скорос воздуха по свободному сечению аппарата, М,гССАЧ О вЂ” интенсивность орошения, мо~мочас; 4ьг г2„— эквивалентный диаметр, — м; 'Р' — свободный объем иасалки, мо(мо; г †поверхнос насадки в единице объема мо/мо.
Аналогичные зависимости могут быть получены и для других аппаратов. 40. ГИДРОгггЕХАНИЧЕСКИИ РАСЧЕТ АППАРАТОВ При проектировании теплосбменных аппаратов очень большое значение имеет правильное представление о характере движения рабочих жидкостей. Некоторые сведения по этому вопросу были приведены выше при рассмотрении теплоо дачи в элементах. Но этого недостаточно; в сложных устройствах движение жидкости определ»ется не только рассматриваемым элементом, но также и предшествующими и послелующими.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
