— площадь сечения для прохода воздуха (газов), м2,
S — периметр, м,
Re, Pr — числа подобия Рейнольдса и Прандтля,
— кинематическая вязкость воздуха (газов) при данной температуре, м /с
, для воздуха Pr » 0,72
Кt , Кe — поправочные коэффициенты, в соответствии с [ I ]
Кt = 0.85, Кe = 1.
Для условий I канала :
На входе :
На выходе :
На входе :
или
На выходе :
или
Среднее логарифмическое значение1 ( по наименьшим aк ) :
То же при максимальных aк:
Ориентировочное количество тепла получаемое воздухом в I канале при начальной tв — 0°С :
Здесь Fк1 — площадь теплопередающей поверхности
Fнп — площадь поверхности внутреннего цилиндра, м2,
Fпл — суммарная площадь поверхности пластин, м2,
nпл — общее число пластин, nпл = n·N, n = 60— число пластин по периметру, N — число рядов пластин по высоте, N =12
lпл = 350 мм — длина пластин, hпл = 45,0 мм - высота.
При максимальном :
Нагрев воздуха при данных Q составит соответственно :
Направляющие пластины размером 350х45х4(5) размещаются на наружной поверхности промежуточного корпуса на расстоянии (шаг) 100 мм по периметру и рядами с промежутком по высоте 50 мм на 1/2 высоты корпуса
(~ 4,0 м ). Общее число пластин — 720 шт..
В данном расчете не учитывается излучение от внутреннего цилиндра на промежуточный, что приводит к повышению температуры его стенки выше температуры воздуха во внутреннем канале на (50-150)°С [ I ]. Как показано ниже, количество тепла, передаваемое от стенки к стенке, в данном случае составляет ~ 375000 Вт. Количество тепла, передаваемое конвекцией от этой стенки воздуху, текущему по I и II каналам, пропорционально aк, Dt и площади поверхности.
При примерном равенстве aк,
перепад температур между стенкой и воздухом в I канале Dt1 ³ 150°С, во II — Dt»50°С, что приведет к распределению тепла в отношении 1 : 4, т.е. примерно 75000 Вт будет передано внутрь II канала и 300000 — в I канал.
При прочих равных условиях это приведет к дополнительному нагреву воздуха в I канале на ~ 50°С.
Расчет передачи тепла воздуху во II канале от внутреннего цилиндра средние температуры будут равны :
при максимальных tвн1, tвк, при tвн1 = 80°С соответственно
Коэффициент кинематической вязкости при
, теплопроводности
Средняя скорость во внутреннем кольце рекуператора при :
Приведенный диаметр канала
где — суммарная площадь каналов для прохода воздуха,
Количество каналов — 53.
Критерий Рейнольдса для канала :
Коэффициент aк при этих условиях будет равен :
или
Количество тепла передаваемое воздуху за счет конвенции составит :
Qв. min > Qв2 , т.е. количество тепла достаточно для нагрева воздуха от 100 до
400 С при расчетных условиях за счет конвенции.
Коэффициент теплопередачи в I ступени ( относительно площади промежуточного цилиндра со стороны II канала ) соответственно при amin amax.
Количество тепла переданное в I ступени:
что позволяет нагреть воздух до
Дополнительное количество тепла передаваемое в двухходовом радиационном рекуператоре от стенки внутреннего цилиндра стенке промежуточного цилиндра может быть определено в допущении, что режим стационарный, а перепад температур задается по экспериментальным или литературным данным, в частности [ I ].
Тепловой поток от внутренней стенки к промежуточной за счет излучения можно определить по формуле :
где Спр — приведенный коэффициент излучения, Вт/м2К4,
Со = 5,7 Вт/м2 К4 - приведенный коэффициент излучения абсолютно черного цвета.
Ев, Еп — степени черноты поверхностей внутреннего и промежуточного цилиндров, Ев = 0.6, Еп = 0.5 по [ 2 ].
j12 j21 — угловые коэффициенты излучения, в данном случае
j12 = j21 = 1,
Тв , Тп — абсолютная температура поверхностей цилиндров.
Примем в первом приближении температуры стенок постоянными и равными соответственно
в допущении, что tп » tв , что возможно при s = h [ I ]. Площади цилиндров соответственно равны : Fц = 35.13 м2 и Fп = 42.64 м2 , отношение Fц /Fп = 1.2, что позволяет вести расчет теплообмена по схеме параллельных равных по площади поверхностей, разделенных прозрачной средой.
Что составляет ~ 18% от Qв. В начальный период , когда конечная температура воздуха ниже 350°С, количество тепла Q , передаваемое излучением от стенки к стенке возрастет, пропорционально разности температур.
Тепловой поток Q изл. Перераспределяется между воздушными потоками в II и I каналах в отношении ~ (1/3 - 1/4) и расходуется на дополнительный нагрев воздуха на ~ 50 C в I канале. Таким образом, на выходе воздух нагревается до температуры (80-100)°С.
Коэффициент теплоотдачи на дымовой стороне рекуператора складывается из коэффициента теплоотдачи конвекций и коэффициента теплоотдачи радиационным излучением.
Средняя температура дымовых газов в рекуператоре при tдн = 900°С
при tдк = 1000°C tд.ср = (1000+800)/2 = 900°C.
Коэффициенты кинематической вязкости и теплопроводности при этом:
Средняя скорость дымовых газов в рекуператоре при tд.ср.
Критерий Рейнольдса при минимальной и максимальной:
Коэффициент теплоотдачи конвекций определяется по формулам :
Поправочные коэффициенты Кt, Kе при , tст » 700°С и Н2О < 2%:
Кt = 0,81; Ке = 1,25
Коэффициенты теплоотдачи дымовых газов излучением определяем отдельно для верха и низа рекуператора, поскольку при высоких температурах изменение коэффициента теплоотдачи по высоте рекуператора в связи с изменением температуры значительно.
Эффективная толщина излучающего слоя для больших соотношений Н/ :
В состав дымовых газов по условию входят 18-19% СО2 и 1% Н2О.
Парциональные давления для этих составляющих :
Степень черноты излучения углекислого газа Е , условную степень черноты излучения водяных паров без учета поправки на их парциональное давление Е’, поправочный множитель В для получения степени черноты излучения водяных паров для низа рекуператора ( вход дымовых газов ) при температуре 900°С определяем по графикам [ 1, 3 ].
Суммарная степень черноты :
Эти же параметры для верха рекуператора ( выход дымовых газов ) при температуре 740 и 552°С:
Коэффициент излучения для низа рекуператора определяется по формуле :
Степень черноты излучения для низа стенки Ест = 0,6
Для расчета температуры стенки Тст внутреннего цилиндра используется уравнение :
a·( Тст / То )4 + Тст / То - 1 = 0, полученное путем приравнивания теплообмена излучением на дымовой стороне и конвекцией на воздушной, что дает несколько заниженные значения Тст.
Здесь :
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.