1598005523-7b05f5243326e8b73bf5de9957b05ab8 (811227), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Дополнительное тепло составляет 20 — 50о)о теплоотдачи основного потока прод))ктов сгорания и зависит от конвектнвной поверхности вторичного излучателя, его эффективной радиационной поверхности и степени черноты системы «излучатель — стенка». Меняя конвективную и радиационную поверхности излучателя, можно обеспечить постоянство суммарного количества передаваемого тепла даже при снижении температуры продуктов сгорания по длине трубы. Для решения этой задачи была предложена излучающая труба со встроенным вторичным излучателем, теплообменная поверхность которого увеличивается по длине трубы по мере уменьшения температуры газов.
Сжигание газового топлива в излучающей трубе должно осуществляться с помощью индивидуальной для каждой трубы с) г 2 8 2 Газ Вч йн ~~и е) Ф 2 8 Рнс. 74, Раднацнонные трубчатые нагреватели о — Ц образная радиационная труба: 1 — окно для ввода газового аапальннка; 2 — горелка с периферийной подачей воздуха; 8 — рекуператор б — Р-образная радиационная труба: 1 — рекуператор; 2 — стабилизатор факела; 8 — основная топочная труба; 4 — труба для отвода продуктов сгорания е — Цг.обрезная радиационная труба: 1 — корпус радиационной труби: 2 — реку- перагор; 8 — газовая горелка; 4 — газовый запальник з — одноиольцевая радиационная труба с рецнркуляцней продуктов горения.
1 — горелка; 2 — радиационная труба; 8 — соединительная камера б — тупиковая рекуйератнвная радиационная труба: 1 — ренуперзтор; 2 в внешняя излучающая труба„ 8 — горелка; 4 — виутренняа перфорированная труба е — двухкольцевая радиационная труба с рециркуляцней продуктов горения: 1 — гоРелка; 2 — радиационная труба; 8 — окно для ввода запальника пиная поверхность примерно равна внешней поверхности условного охватывающего многоугольника. На основании опытов можно рекомендовать для излучающих труб диаметром 70 — 110 мм устанавливать вторичные излучатели на расстоянии 500 — 550 мм от устья горелки, включая длину обмурованной части (200 — 250 мм). При ступенчатом исполнении вторичных излучателей длина каждой ступени не должна превышать 250 мм.
В нагревательных печах при беспламенном сжигании газового топлива необходимо устанавливать излучающие трубы с обмурованными начальными участкамн. На рис. 74' показаны радиационные трубчатые нагреватели, разработанные институтом газа АН УССР. Технические данные указанных радиационных нагревателей приведены в табл. 20. Рассмотрим систему уравнений теплообмена, позволяющих найти необходимые площади вторичного излучателя. Суммарная теплопередача от газов и излучателя к стенке на единицу ее длины (ккал/матч) определяется по формуле Я' = О+М, где Я вЂ” тепло, передаваемое от потока газов стенке трубы на единицу длины трубы (ккал/м ° ч), определяемое по формуле Я = а/(Тг — Т), где а — суммарный коэффициент теплоотдачн от потока газов стенке трубы в ккал/м'ч ° град; / — поверхность нагрева трубы на единицу длины в мй/м; Т, — температура продуктов сгорания в 'К; Т вЂ” температура стенки трубы в 'К; ЛЯ в дополнительное количество тепла, передаваемого от вторичного излучателя к стенке трубы (ккал/м ч), определяемое по формуле ЬЯ = 4,9 е/„ 11 †" ~ — ~ оо) ~, газовой горелки полного предварительного смешения, обеспечивающей беспламенное горение.
В данном случае процесс горения завершается на расстоянии 3 — 3 диаметров от устья горел- 1,03 — 1,05. ки. При этом коэффициент избытка воздуха не превышает Конструкция излучающей трубы с двумя вариантами вторичных излучателей представлена на рис. 73. Для этих излучателей (вставок) характерно неравенство конвективных и эффективных радиационных поверхностей теплообмена.
В конвективном теплообмене участвует полная геометрическая поверхность излучателя. При этом эффективная радиацн- 98 в — степень черноты системы излучатель — стенка; /,— эффективная радиационная поверхность излучателя на единицу длины в мй/м; Тн — температура излучателя в 'К. С другой стороны, для установившихся условий ЬЯ= а„/„(Тг — Т„) = 4,9е/„~( — ") — ( — Д ГДР ан — СУММаРНЫй КОЭффИЦИЕНт тЕПЛООтДаЧИ От ГаЗОВ К ИЗ- лучателю в ккал/м' ч ° град; '7» 99 Таблица 20 Основные технические данные радиационных трубчатых нагревателей С репиркулк. пиеа горения Прямая й ь, ь й ь, а Б Показатели горизонтальное располо. жение яертнкальиое располо- жение ь и ь ь.
мь ьм нь а и Рабочая длина трубы н мм . Рабочая температура а 'С . Оптимальный расход природного газа н ма/и Оптимальное давление газа перед горелкой н мм вод. слг. Оптимальное давление ноздуха перед горел. кой н мм вод. сла. Максимальная температура подогретого ноздуха н 'С Коэффициент использоаания топлива а трубе 500 — 1 000 1900 1900 880 900 6 8 1800 15 00 1500 940 960 920 950 14 600 600 3000 370 440 460 380 450 310 0,4 0,45 0,7 0,65 0,65 0,7 0,7 0,7 /,— конвективная поверхность излучатели в мз/м, следовательно ()' = а/(Т„ — Т) + а„/„(Т„ — Ти) = а/(Т„ — Т) + + 4,9 е/„~~ — ") — ( — ) ~, Каждая схема сечения вторичных излучателей, приведенных на рис.
73, характеризуется определенной зависимостью между конвективной и радиационной поверхностями, т. е. /. = ч(/). За конвективную поверхность (/к) следует принимать полную геометрическую поверхность излучателя, а за эффективную радиационную (/,) — внешнюю поверхность условного охватывающего многоугольника. Между конвективиой /„ и эффективной радиационной /и поверхностями теплообмена существует зависимость 180' . я /„= /, з|п — = /, з)п —, и и где и — число лучей. 100 Величина п при плавном изменении поверхности излучателя (см.
рис. 73,а) /„ остается постоянной при ступенчатом изменении (см: рис. 73,б), /, — переменна и может меняться от 2 до Поверхность конвективного теплообмена излучателя /к опре деляется из следующих соотношений: а) для ступенчатого излучателя /, =- ХП01„ 1 где т — число ступеней излучателя; и — число лучей в ступени (величина переменная в пределах всего излучателя, но постоянная для каждой из т ступеней); 0-- диаметр радиационной трубы в м; /.л, /к — длины всего излучателя и ступени излучателя, ~, = — Х1,6 1 б) лля плавного излучателя где 0 в диаметр радиационной трубы в м; /.„ — длина излучателя в м; и — число лучей (постоянная величина).
Приближенный расчет схем и поверхностей излучателей !ю длине трубы производят в следующем порядке. !. Длина радиационной трубы делится на 4 — 6 участков и из условий равномерной теплоотдачи определяется средняя температура продуктов сгорания на каждом участке. 2. Определяются значения Я' и Я на каждом участке. 3. Находят значения /„; у„; Ти на кажлом участке. Результаты расчета одной из труб приведены на рис. 73, В ралиационных трубах вторичный воздух подается в зону сжигания воздушным эжектором или вентилятором. При этом создаются условия для «растянутого» факела горения. Газовоздушная смесь выходит из кратера горелки со значительными скоростями (20 — 50 м/сек). Для создания устойчивого горения без отрыва пламени (в условиях относительно холодных поверхностей в зоне горелочных устройств) требуется непрерывно лействующий источник зажигания у корня горящей газовоздушной смеси.
Он создается за счет отвода части основного потока газовоздушной смеси к выходу центральной струн из носика горелки. Устойчивость горения может обеспечить также и вспомогательная горелка с независимой попачей газа или его смеси 10! 1500 1МО 1500 1200 ТМО А-А мю 0 525 фа ф75 1 $25 1 5) глю к "язл 2050 15аа Рис. 76.
Изменение температуры продуктов сгорания, температуры поверхности вторичных излучателей и теплоотдачи по длине излучающей трубы и — Т температура продуктов сгоранпя в трубе беэ вторичных нвлучзтелей; Т вЂ” температура продукгов сгорания в трубе с вторичными г излучателями; Т вЂ” температура поаерхностн вторичных показателей; н б — г,'г , о — тепло, перелаваемое стенке трубы без нзлучателей н ст,' ст, с нвлучателямн; Π— тепло, передаваемое стенке вторнчнымн кэнзл . Тк — коявектнвная н излучающая поверхности вторнчных лучателямн; Тпэл излучателей 1в окружностях показаны сеченая вторичных излучателей по длине излучающей труби) а) ь тэ М'й нв' мы ью ~ь э ню сэ ег ф сха оп м сэ с, Ог он О 'й25 йа 675 1 225 25 Длина излднтадиегг юлаам О М йга~ч йг К фа $ 'и йг й й~ Ф 1 ь ь с воздухом, Эта горелка будет непрерывно поджигать смесь, выходяшую с большой скоростью из основной горелки.
При подаче природного газа в центр вертикально расположенной трубы горение его заканчивается примерно на длине 30 диаметров трубы. Распределение температуры по длине получается достаточно равномерным. Для того чтобы горение закончилось на длине 12 диаметров трубы, воздух, необходимый Рис, 76. Газовая горелка с активной воздушной струей и регулированием количества принудительно подаваемого нторич. ного воздуха т — газовая камера.
у — газопровод; 3 — воздушная форсунка: 4 — сме. снтель; 5 — трубопровод гвзовоздушной смесн; а — радааппоннап труба; Т вЂ ' стабнлнэатор гаревая; З вЂ” регулятор подачи газа. 9 — трубопровод вторачаого воздуха; ГЗ вЂ” регулятор вторичного воздуха; 3! — воздухопровод для сгорания газа, следует разделить на первичный и вторичный, Проведенные опыты показывают, что оптимальной является'подача первичного воздуха в количестве — 50о1о (ап,р,— =0,5), Газовоздушную смесь (а =0,5) можно получить в инжекциоиных горелках с активной газовой или воздушной струей. При конструировании газовых горелок для радиационных труб необходимо учитывать стабилизацию горения в низкотемпературной среде при высоких скоростях истечения газовоздушной смеси из кратера горелки.
На рис. 76 показана горелка с активной воздушной струей для вертикальной радиационной трубы, в которой стабилизация 1оз горения осуществляется путем подсоса внешней поверхности факела вторичного воздуха. Стабилизатор устойчиво работает при скорости истечения газовоздушной смеси 0,5 — 15 м/сек, Такая скорость соответствует требованиям практики. Прн сжигании в трубе 2,5 мз газа скорость газовоздушной смеси в трубе составляет 4 — 5 м/сок, число )се=2000 —: 2500.
Ламинарный характер движения в трубе затрудняет смешение газа с воздухом и не обеспечивает полноту горения. Для турбулизации потока оказалось необходимым сужать сечение трубы путем вмятия стенок в определенных местах на глубину примерно Для определения допустимых тепловых напряжений на излучающей поверхности радиационной трубы можно рекомендовать графики А.
Д, Свинчинского (рис. 79). При определении величины допустимых тепловых напряжений на излучающей поверхности трубы следует учитывать н тепловые напряжения на объем трубы. Максимальная величина теплового напряже- ння, прн которой удается полностью сжечь газ в объеме трубы 1 угппо Рнс. 77. Горелка для горизонтальной радиационной трубы с эженцней газа воздухом 1 — иодвод воздуха; 1 — воздушизя фореуякз; 1 — смееигель пеРвичной газовоздушиоа смеси; 4 — кольпеввя камера газового ззяальиика; б — кратер; б — игольчзгыв клапан для отладки оодзчи гвзв О,б ,б ее диаметра. Оптимальное число вмятин (2 — 3) расположено на расстоянии 800 — 1000 мм от начала излучающей части трубы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
