Описание и схема работы рекуператора. Расчет щелевого двухходового радиационного рекуператора для вагранки производительностью 5 т/час, страница 2

Количество тепла, необходимое для нагрева воздуха до (250-300)°С при расходе 5000 м³/ч, равно ~ 2 млн. Вт. Более высокой температуры нагрева и соответственно большего к.п.д. использования тепла можно достигнуть при установке дополнительной ступени - конвективного рекуператора вне вагранки (после радиационного).

I Расчет щелевого двухходового радиационного

рекуператора для вагранки производительностью 5 т/ч.

Исходные данные ( рис. 1 ) :

Расход воздуха, - Wв м3/ч (м3/с) Давление воздуха на входе в рекуператоры кПа (мм вод ст.)			5054 (1,4 ) 20 (2000)
Расход дымовых газов, м3/ч (м3/с)	5500-6000(1,5-1,7)
Температура  воздуха, tво, °С Температура ваграночных (отходящих) газов на входе в рекуператор  tдн°С			10 - 15 900 — 1000
Состав отходящих газов, % об. : СО2  — Н2О — О2    — N2    —			16 - 19 1 2-5
Пыль,  г/м3, (%масс.) Высота трубы вагранки (рабочей части рекуператора), м Внутренний диаметр вагранки, Двн.в., мм			1,51 (0, - 0,8) 8 (7) 1390
Внутренний диаметр Двн внутреннего корпуса рекуператора (дымового канала), мм Наружный Дн, мм Внутренний диаметр промежуточного корпуса, мм Наружный Дн.п., мм Толщина промежуточного корпуса,мм Толщина внутреннего корпуса, мм           Материал внутреннего корпуса Материал промежуточного корпуса		1092 1104 1204 1210 3 6 сталь 15Х28(15Х25Т) сталь  Ст3

*  Возможно применение любого из вентиляторов с характеристиками: W_в = 10-12 тыс.м³/ч и Н = 200 - 300 мм вод. ст., например: ВДН - 10, ВДН - 9, ДН -11,2 ВВД 11 и др.

1. Скорость воздуха в трубопроводах (сущ.) диаметром 400 мм составляет при нормальных условиях :

м/с;

Скорость воздуха в рекуператоре составляет :    

;

где   

 м² — сечение кольцевого канала для прохождения воздуха, м²;

 м/с;

Cкорость ваграночных газов в рекуператоре при нормальных условиях:

где   м²;

2. Количество тепла, которое воздух получает в рекуператоре равно :

а) Энтальпия воздуха перед рекуператором:

 (Вт);

где   c^’_в  —    теплоемкость воздуха при t^’_в, кДж/м³·К;

W_в  —  расход воздуха,  м³ /час;

 Вт.

б) Энтальпия воздуха после рекуператора:

где   c^’’_в  —    теплоемкость воздуха при t^’’_в, кДж/м³·К;

W_в  —  расход воздуха,  м³ /час;

 Вт.

количество тепла, получаемое воздухом в рекуператоре, составит:

Вт.

3. Количество тепла, которое содержат дымовые газы а)Энтальпия дымовых газов на входе в рекуператор при t^’_д =1000°C

;

где    c^’_д —    теплоемкость дымовых газов при t^’_д, кДж/м³·К;

W_д  —  расход дымовых газов,  м³ /час;

Вт б)Энтальпия дымовых газов по выходе из рекуператора:

 Вт

4.Температура дымовых газов составит на выходе:

где с^’’_д  —    теплоемкость дымовых газов при t^’’_д, кДж/м³·К;

5. Схема работы рекуператора - противоток.

t^’_в = 50°С ®  t^’’_в = 300°С

t^’’_д =818°С ¬  t^’_д = 1000°С

t_нач = t^’_д - t^’’_в = 700°С

t_кон = t^’’_д - t^’_в = 768°С

Средняя логарифмическая разность температур

;

II. Определим коэффициент теплоотдачи на воздушной стороне

;

где

Re — критерий рейнольдса;

l_в — коэффициент теплопроводности воздуха;

d_э — приведенный диаметр воздушного канала, м

Средняя температура воздуха в рекуператоре равна:

Средняя скорость воздуха в рекуператоре при

м/с

Приведенный диаметр воздушного канала равен:

;

где

f_к — сечение кольцевого канала для прохождения воздуха, м²;

 —периметр воздушного кольцевого канала, м.

;

критерий рейнольдса равен:

;

где

v — коэффициент кинематической вязкости м²/с;[1]

;

Отсюда коэффициент теплоотдачи на воздушной стороне равен:

;

III. Определим коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне.

коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне рекуператора складывается из коэффициента теплоотдачи конвекцией и коэффициента теплоотдачи радиационным излучением