Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Металеві рекуператори

Загальні умови надійної роботи металевих рекуператорів

Металеві рекуператори застосовують для високотемпературного нагрівання повітря (або повітря й газу); припустима гранична температура нагрівання дуття визначається жаростійкістю, а іноді й жароміцністю марок сталі й чавуну. Грубні металеві нагрівачі дуття в більшості випадків працюють при незначних механічних напругах, тому для них має значення жаростійкість металу. По цьому показнику звичайна вуглеводна сталь застосовується при робочій температурі металу , а простий сірий чавун – при .

Жаростійкість сталі й чавуну можна підвищити введенням у розплав легуючих елементів: хрому, кремнію, алюмінію. Основним легуючим елементом є хром. Жаростійкі хромисті сталі умовно ділять на три групи:

Приймаючи припустиму різницю температур метал – дуття, що дорівнює 475 К, можна вважати таким, що здійснив нагрівання дуття в металевому рекуператорі до 1075–1125 К, якщо в його елементах відсутні механічні напруги, зокрема, від тиску нагрівання.

Надійність роботи будь-якого металевого теплообмінника насамперед визначається температурним рівнем його теплоприймаючої стінки Т_м. Рахуючи її для більшої наочності виводів плоскої й зневажаючи тепловим опором металу, можна записати при чистій поверхні нагрівання

де Т_ВЗ - температура повітря, що нагріває, (або іншого теплоносія) у зоні визначення, К;

q – питоме теплове навантаження в тій же зоні, Вт/м²; - коефіцієнт тепловіддачі від стінки до нагрітого повітря, .

Розглянемо залежність припустимого нагрівання повітря від питомого теплового навантаження q і коефіцієнта тепловіддачі при незмінній максимальній температурі металу, рівній Т_м = 1275 К (рис. 1). Якщо для нагрівання повітря до 1175 К при q = 5000 Вт/м² досить мати = 50 , то при тому ж коефіцієнті тепловіддачі припустиме нагрівання повітря знижується до 975 К при – 15000 Вт/м² і становить усього 375 К при q = 45 000 Вт/м². Для забезпечення нагрівання повітря (зберігаючи незмінною температуру металу 1275 К) до 1175 К при q = 15 000 і 45000 Вт/м² необхідно підвищити відповідно до 150 і 450 , що досить важко.

Рис. 1. Залежність допустимого нагріву повітря в металічному рекуператорі від його максимальної теплової нагрузки і коефіцієнта тепловіддачі

Таким чином, температура теплосприймаючої стінки є основним показником надійності металевого рекуператора, а коефіцієнти тепловіддачі і – головними факторами її забезпечення. Це можна показати, якщо сумарний температурний напір розділити на дві частини: – різниця температур продуктів, що гріють, згоряння металу і – різницю температури металу й повітря, що нагрівається, зберігаючи при цьому щільність теплового потоку.

Тоді,

де – сумарний коефіцієнт тепловіддачі продуктів згоряння шляхом конвекції і радіації, .

В цьому випадку температура металічної стінки є самостійним параметром і відношення можна змінювати в залежності від якості металу і умов тепловіддачі з газовою і повітряною стороною рекуператора. Поверхня нагріву рекуператора Н визначають з формули

,

де К – коефіцієнт теплопередачі, ; – середня логарифмічна різниця температур гріючих продуктів згорання і повітря.

Максимальна температура металічної стінки визначається не по середнім значенням температури і витрати продуктів згорання і повітря, а для найбільш гарячої сторони рекуператора і з обов’язковим розрахунком нерівномірності тепло сприймання по паралельно включеним елементам.

Нерівномірність теплосприйняття для системи паралельно включених нагрівальних елементів визначається коефіцієнтом

,

де і - більше й середнє теплове навантаження елементів рекуператора, Вт.

Нерівномірність теплосприйняття в багатьох конструкціях металевих рекуператорів часто досягає значень . Для зменшення коефіцієнта необхідно знизити теплову й гідравлічну нерівномірність теплосприйняття по паралельно включених нагрівальних елементах. При великій нерівномірності теплосприйняття першого трубного ряду, що перевантажує радіацією газового обсягу й кладки або догоранням газів, необхідно застосовувати попередньо включену захисну петлю.

Чавунні рекуператори

Чавунні рекуператори, переважно голчасті, виконуються з литих труб овального перетину з обтічними по ходу теплоносія голками, розташованими тільки з повітряної або з повітряної й газової сторін труби.

Таблиця 1. Коефіцієнт теплопередачі для умовної розрахункової поверхні чистих труб голчастого рекуператора,

Більше надійними в експлуатації варто вважати рекуператори із гладкою поверхнею й голками, розташованими тільки з повітряної сторони.

Значення коефіцієнта теплопередачі для умовної розрахункової поверхні чистих труб голчастого рекуператора наведені в табл. 1. В експлуатаційних умовах дійсний коефіцієнт теплопередачі на 20–25% нижче значень, наведених у табл. 1.

Опір голчастих рекуператорів на повітряній стороні становить 300–500 Па, на газовій стороні воно значно менше.

Типове компонування чавунного голчастого рекуператора складається із двох секцій (повітряних ходів), набраних кожна з 12 паралельно включених труб (рис. 2). Численні фланцеві з'єднання складальних чавунних рекуператорів ущільнюють спеціальними прокладками й замазками з азбесту, графіту й рідкого скла. Однак задовільної газової щільності системи досягти при цьому не вдається. Серйозним і непереборним недоліком чавунних голчастих рекуператорів є також більша термічна твердість їхньої конструкції, що в сполученні з нерівномірністю температурних подовжень окремих трубних рядів викликає значні термічні напруги в металі. Ці напруги підсилюються градієнтом температури в голчастих елементах, що досягають 375–425 К.

До чавунних рекуператорів ставляться також так називані термоблоки, які в останні роки застосовуються для печей малої потужності. Термоблок являє собою систему сталевих трубок малого діаметра, залитих чавуном й утворюючим монолітним блоком з каналами для проходу газів. Ці канали розташовані перпендикулярно осям сталевих трубок, по яких нагрівається повітря, що (рис. 3).

Рис. 2. Чавунний двосекційний голчастий рекуператор

Рис. 3. Елемент збірного термоблока конструкції Союзтеплобуду

Слід зазначити, що для виготовлення термоблоків потрібно така ж кількість сталевих труб, як для сталевих трубчастих рекуператорів рівної теплової потужності, а загальна маса одиниці поверхні нагрівання термоблоків в 2–3 рази більше, ніж у чавунних голчастих рекуператорів.

Сталеві трубчасті конвективні рекуператори

Сталь є найбільш перспективним матеріалом для виконання металевих рекуператорів, особливо трубчастих, що пояснюється наступним. Для сучасних нагрівачів дуття необхідно для застосування; підвищеної й високої теплової форсировки, що обумовлює різниця тиску з повітряної й газової сторін рекуператора приблизно 2000–4000 Н/м². У цих умовах газощільність рекуператора в найбільшій мірі забезпечується звареним трубчастим його виконанням.

Рис. 4. Порівняльна ефективність радіаційного (1) і конвективного (2) теплосприйняття для сталевого рекуператора, в залежності від початкової температури газів

Найбільш доцільна температурна зона застосування, трубчастих конвективних рекуператорів визначається початковою температурою газів не вище 1075–1175 К, оскільки при більш високій температурі газів радіаційна тепловіддача починає перевищувати по інтенсивності конвективну (рис. 4). Ці графіки виконані для наступних умов роботи рекуператора: .

Інтенсифікація тепловіддачі в рекуператорі можлива в основному двома способами: збільшенням швидкості газів або повітря й зменшенням діаметра труб або еквівалентного діаметра каналу – при поздовжньому русі теплоносія в пучку труб або в каналі довільного перетину. Тому в останні роки чітко проявляється тенденція до зменшення діаметра труб з 60–75 до 25–30 мм.

Рекуператори за схемою рис. 5 являють собою вертикальний пучок труб, по яких проходять гази, що гріють. Із зовнішньої сторони труби обмиваються нагрітим повітрям, що, в 3–5 поперечних ходів. Дана схема рекуператора має ряд переваг:

а) мінімальну нерівномірність теплосприйняття при якій практично виключається теплогідравлічна розвірка нагрітої системи;

б) можливість самообдування газової поверхні, особливо, ефективної при вертикальному опускному русі газів і підвищенні їхньої швидкості до 6–8 м/с і більше;

в) сприятливі умови відводу тепла при зовнішньому омиванні повітрям шахового або коридорного пучка труб малого діаметра, оскільки при цьому коефіцієнт тепловіддачі з боку повітря значно вище тепловіддачі газів.

При конструктивній розробці трубчастого конвективного металевого рекуператора необхідно забезпечити необхідну компенсацію температурних подовжень, захист від перегріву вхідної трубної дошки й початкових ділянок труб (див. рис. 5)і захист від низькотемпературної корозії. Останнє здобуває особливе значення при наявності в продуктах згоряння з'єднань сірки (SO₂ i SO₃). У цьому випадку варто підвищувати температуру металу у хвостовій секції Т_м до 375–400 К. За комбінованою схемою трубчастого рекуператора (рис. 6) холодне повітря надходить спочатку в першу по ходу газів попередньо включену секцію рекуператора меншого прохідного перетину. Захист від низькотемпературної корозії тут здійснюється за рахунок великої різниці температур T_г-м (газ – метал), тобто більше високої щільності теплового потоку в цій частині поверхні нагрівання. Повітря, нагріте у першої попередньо включеній секції до 350–370 К, повертається у хвостову секцію основного рекуператора, де захист від корозії досягається завдяки зазначеному підвищенню температури повітря. Остаточне нагрівання повітря до необхідної температури відбувається далі в основних секціях рекуператора за схемою противопотоку. При такій схемі одночасно забезпечуються кращі умови охолодження холодним повітрям при великій його швидкості.

Другий спосіб його захисту від низькотемпературної корозії хвостової секції рекуператора можливий при рециркуляції в його системі 20–30% повітря, що подається вентилятором.

Сталеві радіаційні й комбіновані рекуператори

Для того щоб нагрівання дуття довести до 1075–1125 К, рекуперативну установку, або частину її розташовують в області високої температури продуктів згоряння. Тут переважає радіаційна тепловіддача від продуктів згоряння, тому необхідно забезпечити досить інтенсивний відвід тепла повітрям і припустимою температурою металевої стінки.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов реферата