Моделирование и расчёт рекуператора

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра печей, контроля и автоматизации металлургического производства

Лабораторная работа №6

По предмету:                                Пирометрическое оборудование                                    .                                          

На тему: «Моделирование и расчёт рекуператора»                             .

Выполнила: студентка группы АПМ-02                 /Василенко С.В./

                                                                                        (подпись)                                                                                                                    (Ф.И.О.)

Проверил: доценткафедры  ПКАМП             _______________        /Дубовиков О.А/

                            (подпись)                                                                             (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2005 год

Краткие теоретические сведения: Печи цветной металлургии теряют значительное количество тепла, уносимого из рабочего пространства отходящими газами, шлаком и водой, охлаждающей детали печей. Эти потери составляют соответственно 30-60, 10-30 и 5-20% от общего расхода тепла в печах. В работе рассчитан рекуператор, предназначенный для подогрева воздуха. Расчёт производится на основе теории подобия с использованием опытов. Рекуператор – устройство, в котором за счёт тепла отходящих газов металлургической печи подогревается холодный воздух.

Процесс конвективного теплообмена описывается уравнением Фурье-Кирхгофа:

.

При вынужденном движении воздуха в рекуператорах в условиях стационарного теплообмена из уравнения выпадают критерии F_o, Gr, и Pr. Таким образом, конвективный обмен определяется уравнением: , где , где l – линейный размер, характерный для системы; λ – коэффициент теплопроводности газа.

Обычно критериальное уравнение имеет вид степенных функций: .

Частный вид критериального уравнения, определяющего процесс конвективного теплообмена, может быть определён моделированием.

Цель работы: определение основных конструктивных характеристик металлического трубчатого промышленного рекуператора.

Схема установки:

1 – водомер, регулирующий количество подаваемого в печь воздуха;

2 – воздуходувка;

3 – диафрагма;

4 – милливольтметр;

5 – U – образный манометр;

6 – печь;

7 – трубчатый рекуператор;

8 – перемешиватель.

Результаты измерений и вычислений:

Таблица 1

№	ΔH, мм.вод.ст	Vt, м3/с	Температура, оС
			воздуха		поверхности                         рекуператора				середины стенки трубы, t4
			на входе t1	на выходе t6	в начале t2	в середине t3	в конце t5
1	42	0.00356	33	230	470	436	414	516
2	39	0.0034	46	211	344	321	408	425
3	34	0.0032	46	199	309	279	396	396
4	28	0.00291	46	186	279	249	379	344
5	17.5	0.0023	46	173	267	224	368	321
6	7	0.00146	46	186	261	230	362	321

Пример расчёта для опыта №1:

Площадь поверхности теплообменника модели рекуператора

Результаты аналогичных расчётов представлены в таблице 2:

Таблица 2

№	Vo, м3/с	tст.ср, оС	tвозд.ср, оС	Q’, кДж/с	αконв, кДж/К∙с∙м2	Nu	Vt мод, м3/с	Wt мод, м3/с	Re
2	0.00291	374.5	128.5	0.627	0.0255	0.0112	0.0042	3.89	1938.8
3	0.00274	345	122.5	0.547	0.0246	0.012	0.0039	3.609	2449.7
4	0.00249	312.75	116	0.455	0.0231	0.0113	0.0035	3.23	2192.4
5	0.00197	295	109.5	0.326	0.0176	0.00858	0.0027	2.51	1703.7
6	0.00124	293.5	116	0.228	0.0128	0.0002	0.00178	1.62	1099.6

Обработав полученные результаты нашли значения коэффициентов критериального уравнения:

   c=0.0000176

   N=0.8329

   Nu=0.0000176∙Re^0.8329

Определение основных конструктивных характеристик металлического трубчатого промышленного рекуператора:

=> 102 – число труб.