123263 (717152), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Рис. 7. Температурні діаграми для одноступінчастої схеми включення високотемпературного рекуператора (а) і двоступінчастої (б)

При температурі 1075–1175 К радіаційна тепловіддача продуктів згоряння втрачає свої переваги в порівнянні з конвективною (див. мал. 5), чим і визначається доцільна кінцева температура продуктів згоряння в радіаційній частині рекуператора Т_п.с 975–1075 К. Разом з тим максимальна початкова температура продуктів згоряння Т_п.с не повинна перевищувати 1275–1375 К, щоб уникнути шлакування поверхонь нагрівання. При більш високій температурі виникають також утруднення при відводі потужних теплових потоків повітрям. Із цього треба, що доцільний перепад температури продуктів згоряння в радіаційній частині рекуператора становить приблизно = 575 К. У цих умовах, виходячи зі співвідношення водяних чисел газів, що гріють, і нагрівання середовища, 1,25–1,35, можливе нагрівання дуттєвого повітря до температури = 675 К.

Таким чином, металевий рекуператор для нагрівання повітря до 1075–1125 К повинен складатися із двох частин: високотемпературної, у якій переважає радіаційна тепловіддача, і низькотемпературної – конвективної. Ці дві частини рекуператора можна розташовувати по газовому тракті безпосередньо одну за іншою або з розривом по температурі газів, створюваним яким або іншим проміжним тепловикористовуючою ланкою агрегату.

На рис. 7. показана температурна діаграма для одноступінчастої схеми включення високотемпературного рекуператора, у якому радіаційна й конвективні частини безпосередньо з'єднуються ода з одною. У цих умовах при початковій температурі газів 1375 К кінцева температура становить 725–775 К. Така температура недостатньо висока для економічно виправданого наступного енергетичного використання тепла, але висока для викиду продуктів згоряння в атмосферу. Слід також зазначити, що при одноступінчастій схемі включення рекуператора в зоні підвищеної температури продуктів згоряння виявляється і конвективна його частина, що ставить під сумнів можливість застосування для неї простої вуглеводної сталі.

Рис. 8. Можливі варіанти комбінованого відводу тепла в радіаційному рекуператорі: а – кільцевий циліндричний, б – трубчатий одноходовий з радіаційною вставкою, в-трубчастий з подвійною циркуляцією повітря

На рис. 7 б показана двоступінчаста схема включення високотемпературного рекуператора (1–2) із проміжним тепловою ланкою (3), що прохолоджує продукти згоряння на завдяки чому температура продуктів, що йдуть в атмосферу, згоряння знижена до 475–525 К.

Для радіаційного металевого рекуператора основним завданням, вирішенням якого визначається його експлуатаційна надійність, а також теплова й економічна ефективність, є інтенсифікація тепловіддачі від стінки до нагріває повітря. При початковій температурі продуктів згоряння Т_п.с. = 1275–1375 К питоме теплове навантаження складає при Т_вз = 1075 К q =15 000–20000 Вт/м². У цих умовах для забезпечення температури металу Т_м > 1275 К необхідний коефіцієнт тепловіддачі до повітря = 75–100 Вт/( ), що в 2,5–3,0 вище, ніж у конвективних рекуператорах. Забезпечити таку інтенсивність відводу тепла підвищенням швидкості повітря важко. У зв'язку із цим, великого значення набуває метод інтенсифікації тепловіддачі від стінки до нагріває середовище (повітря, газ).

Інтенсифікація тепловіддачі здійснюється пропущенням нагріваючого середовища (повітря) по вузькому кільцевому каналі, утвореному двома концентричними циліндричними поверхнями, одна з яких безпосередньо обігрівається продуктами згоряння, а інша одержує від її тепло радіацією. Обидві ці поверхні прохолоджуються повітрям, що рухається з підвищеною швидкістю по вузькому кільцевому каналі з еквівалентним діаметром ( - ширина кільцевої щілини). Таким чином, відвід тепла інтенсифікується розвитком приблизно вдвічі охолоджуваної поверхні, застосуванням гранично малих еквівалентних діаметрів повітряного каналу й деяким підвищенням швидкості повітря, що нагріває.

Існує кілька варіантів такого комбінованого відводу тепла, що розрізняються внутрішнім або зовнішнім обігрівом кільцевого повітряного каналу й пов'язаним із цією зміною співвідношень і ( – діаметр циліндричної поверхні, що обігрівається газами, – діаметр додаткової радіаційної поверхні, що бере участь у тепловіддачі повітря.

Найбільше поширення одержав кільцевий циліндричний радіаційний рекуператор (рис. 8). Він виконується з листової сталі відповідної марки вальцюванням і зварюванням двох концентрично розташованих циліндрів із внутрішніми діаметрами і . При малій товщині стінки й великому діаметрі цих циліндрів (1000–2000 мм) радіусом їхньої кривизни можна зневажити й вважати, що . Ширина кільцевого зазору, по якому повітря рухається найчастіше по спіралі, становить 15–20 мм, тому можна вважати = 1.

Трубчастий одноходовий радіаційний рекуператор (рис. 8.) складається із труб невеликого діаметра, що обігрівають із, зовнішньої сторони (50–75 мм), якими екранується вертикальний газохід. Глуху радіаційну вставку можна виконати з будь-якого жаростійкого матеріалу, зокрема з кераміки.

У трубчастому рекуператорі з подвійною циркуляцією повітря (рис. 8) вплив радіаційної тепловіддачі в комбінованому відводі тепла підсилюється ще більше. Завдяки інтенсивному охолодженню трубчастої вставки необхідна величина знижується вже в 1,5–1,6 рази. У зв'язку із цим опір повітря зменшується більш ніж в 3 рази в порівнянні з рівнопотужним рекуператором із труб того ж діаметра, що використовує для відводу тепла тільки конвективну тепловіддачу. Для розрахунку трубчастих рекуператорів з подвійною циркуляцією повітря можна скористатися методом, запропонованим Ю.И. Розенгартом.

Серед комбінованих рекуператорів особливе місце займає двоступінчастий прямопротивоточний радіаційно-конвективний сталевий трубчастий рекуператор двостороннього опромінення (мал. 9). У цьому рекуператорі кожен щабель набирається із чотирьох панелей, що складаються із трубок 38 х 2 мм і приварених до верхніх і нижніх колекторів. Нижні колектори двох протилежних панелей верхнього щабля з'єднані між собою ошипованими трубами. Покриття цих труб торкретною масою утворить суцільну перегородку, що забезпечує поперечне омивання продуктами згоряння поверхонь нагрівання. Колектори, що перебувають у зоні високих температур, покриваються жароміцним бетоном. Продукти згоряння рухаються зверху вниз, двічі обмиваючи на своєму шляху в поперечному напрямку труби верхніх і нижніх панелей. Рух теплоносіїв у верхньому щаблі – прямоточний. Повітря надходить у верхній колектор верхнього щабля, з нижнього колектора верхнього щабля по обвідному трубопроводі подається в нижній колектор нижнього щабля й, з верхнього колектора нижнього щабля нагріте повітря направляється споживачеві.

Таблиця 2. Розрахункова характеристика двоступінчастого прямопротивоточного радіаційно-конвективного сталевого трубчастого рекуператора двостороннього опромінення

У цьому рекуператорі тепло від продуктів згоряння до повітря передається трьома способами: випромінюванням продуктів згоряння із внутрішньої сторони пучка труб; конвекцією й випромінюванням продуктів згоряння при проходженні ними через пучки труб і прямим випромінюванням продуктів згоряння й кладки із зовнішньої сторони пучка труб.

Розрахункова характеристика рекуператора цього типу наведена в табл. 2.

Рекуператор цього типу можна встановлювати як верхній щабель у розсічку між піччю й ПОГ або використати для підігріву холодного повітря.

Аналіз теплообміну в рекуператорі показав, що безрозмірна різниця температур у прямоточній частині рекуператора з боку повітря

з боку продуктів згоряння

безрозмірна різниця температур в противоточній частині рекуператора зі сторони повітря

з боку продуктів згоряння

Залежність між поверхнею нагріву рекуператора і його характеристик можна одержати на основі рішень рівнянь. Для прямоточної частини рекуператора

для противоточної частини рекуператора

Характеристики

Список файлов реферата