Приближенный тепловой расчет регенератора. Средняя удельная площадь поверхности насадки. Число Рейнольдса по обратному потоку

Приближенный тепловой расчет регенератора приведен ниже. м^з/ч

Пример. Исходные данные расход прямого потока (воздух) ¹ V₁  -= 66 000 м^з/ч•, расход обратного потока (азот) ¹ V₂ = 66 000 м^з/ч; расход петлевого потока (воздух) ¹ V_ПТ == 5350 м^з/ч•, давление прямого потока p₁ = 0,58 МПа; давление обратного потока р₂=0,115 МПа; температура входящего воздуха Т'₀ = 300 К; температура входящего азота t₀ = 97 К; недорекуперация на теплом конце Δt == 4 К; продолжительность периода τ* = 3 мин.

Необходимо определить: высоту регенератора Н; температуру воздуха после регенератора Т; температуру петли T_ПТ.

Регенератор заполнен насадкой в виде дисковой гофрированной алюминиевой ленты. По высоте (в верхней, средней и нижних зонах) аппарата установлено 3 вида насадки. Высота каждой составляет 0,33H. Компоновка насадки по зонам осуществлена в соответствии с табл. 36.

Средняя удельная площадь поверхности насадки

м²/м³

где ε_нам=0,83 - коэффициент, учитывающий плотность намотки.

;

здесь β₁ — угол намотки.

¹ Величины расходов взяты при нормальной температуре 20° С.

Таблица 36

Наименование геометрических характеристик насадки	Значения геометрических характеристик насадки в зонах регенератора			Средние значения геометрических характеристик
	верхней	средней	нижней
Высота рифа h, мм	1,95	1,55	1,52	1,52
Толщена ленты δ, мм	0,46	0,46	0,46	0,46
Высота наклона
Угол наклона рифа , град	60	60	60	60
Шаг рифа τ, мм	4,71	3,92	3,14	3,92

Удельный свободный объем

Средний эквивалентный диаметр

м.

Средняя скорость фильтрации ω_ф=2,5м/c

Средняя во времени температура азота по длине

Плотность азота

кг/м³

Число Рейнольдса по обратному потоку при температуре t_ср

.

Число Нуссельта

Коэффициент теплоотдачи

Вт/(м²К)

Диаметр регенератора

м где ρ_2H – плотность азота при нормальной температуре 20° С и давлении 760 мм рт. ст.

Приведенное время

где с_н, ρ_н — теплоемкость и плотность алюминиевой насадки при t_ср.

Соотношение водяных эквивалентов

Средняя температура азота на выходе из регенератора

t=T₀-Δt=296 K

Термический к. п. д.

Приведенная длина из зависимости для

(первый член =0)

Площадь поверхности теплообмена F из зависимости для λ

; м²

м³

Высота регенератора

м

Средняя по времени температура петлевого потока из зависимости

где V’_пт – доля петлевого потока от прямого.

Значение соответствующих энтальпий берем из T-S диаграмм для азота и воздуха.

Принимаем

Средняя по времени температура воздуха на выходе из регенератора определяется из решения уравнений теплового баланса. После нахождения из баланса по диаграмме T-S для воздуха получаем T

Подставив численные значения в уравнение, получим =7150 Дж/моль и T=100 K.