Коэффициент теплопередачи на дымовой стороне рекуператора. Коэффициент теплоотдачи конвекций

Здесь F_в — площадь теплопередающей поверхности

F_в = p ( Д_вд + Д_нд ) l

Q_в.тр. = 49,53 · 8 · 3,14 · (0,265 + 0,200) · 360 = 208278 Вт

При максимальном a_к^лог

Q_в.тр. = 344397 Вт

Для 25 труб соответственно:

Q_в^к = 5206950 и Q_в^к = 8609917 Вт

Количество тепла, которое может получить в этих условиях воздух, значительно превосходит потребное количество     = 1650600 Вт. Ограничителем в этих условиях является теплопередача на дымовой стороне.

9.  Коэффициент теплопередачи  на дымовой стороне рекуператора складывается из коэффициента теплоотдачи конвекций и коэффициента теплопередачи радиационным излучением.

a_д = a_н + a_изл.

Средняя температура дымовых газов в рекуператоре при t_дн = 600⁰С

t_д.ср. = (t_дн + t_дк)/2 = (600 + 345)/2 = 472,5⁰С

При такой температуре излучение газов незначительно и a_изл. » 0

Коэффициенты кинематической вязкости и теплопроводности при этом:

n_д = 72,9 · 10 ^{— 6} м²/с

l_д = 0,063 Вт/мК

Средняя скорость дымовых газов в рекуператоре при t_д.ср. и W_д = 6,94 м³/с

V_дt = 1,78 · (1 + 472/273) = 4,86 м/с или при W_д = 8,33 м³/с : V_дt = 5,84 м/с

Критерий Рейнольдса при минимальной  V_дt и с учетом d_э  для дымовых газов: внутри труб   d_э = 194 мм, вне труб  d_э = 0,466 мм:

Коэффициент теплоотдачи конвекций внутри труб:

  Вт/м²К

вне трубы  Вт/м²К

Поправочные коэффициенты Кt, К_l при t _д.ср.

К_t = 0,81  К_l  = 1,25

 Вт/м²К

10.   Определим коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к воздуху:

 Вт/м²К

Поверхность нагрева рекуператора по теплопередаче на дымовой стороне

 м²

Периметр нагрева 1 трубы

S = p (Д_нд + Д_вв ) = 3,14 (0,3 + 0,197) = 1,56 м

Дополнительной поверхностью теплообмена в рекуператоре служат коллектора подвода и отвода воздуха   400 мм и длиной 2 м. Количество коллекторов 10 шт. Общая поверхность теплообмена в них  составляет (в соответствии с черт.   )

 м²

С учетом  F_кол длина теплообменных труб в рекуператоре составит:

 м

Принимаем   l = 8

Таким образом, конвективный рекуператор обеспечивает нагрев      15000 м³/ч  воздуха до 350^оC при расходе дымовых газов 25000 м³/ч и температуре 600⁰С. При увеличении расхода или температуры ваграночных газов обеспечивается дополнительный нагрев на (25-30)⁰C

Подогрев воды в утилизаторе тепла

В целях  использования низкотемпературного тепла отходящих газов вагранки после конвективного рекуператора устанавливается утилизатор трубчатого типа, в котором подогревается вода для последующего использования в системе отопления цеха или для возврата в котельную.

Количество тепла, которое несут ваграночные газы, составляет около 3,5 млн.Вт. При к.п.д. утилизатора ~30% (по аналогии с конвективным рекуператором аналогичной конструкции) этого тепла достаточно, чтобы нагреть до t_в = (85-95)^оС до 10 м³/ч воды в час (от начальной t_в =(8-10)^оС.

Утилизатор представляет собой теплообменник из кольцевых труб, внутри и снаружи омываемых газами, вода поступает в кольцевой зазор и движется по схеме противоток. Т.к. интенсивность теплоотвода к воде выше, чем у воздуха, то ограничивающим фактором теплопередачи здесь также будет теплопередача на  стороне дымовых газов.

Учитывая геометрическое и гидродинамическое подобие утилизатора и конвективного рекуператора, разработанных в данном проекте, можно считать, что коэффициент теплоотдачи конвекцией составит  ^лог_д= 27,4 Вт/м³К. В этом случае при длине труб L=5 м и площади теплообмена с учетом коллекторов F=223 м количество тепла передаваемое от дымовых газов воде составит (при Dt_ср = 150⁰С)

Q_д = Q_в = a_д^лог F Dt_ср = 27,4 · 223 ·150 = 916500 Вт

С учетом потерь тепла (~ 5% ) количество тепла, которое содержится в газах после утилизатора, составит около 2,0 млн. Вт.

Температура газов на выходе будет равна:

 или .