Выбор и расчет рекуператора

Для нашей печи выбираем[4] игольчатый рекуператор из труб типа 17,5. Объем нагреваемого воздуха = 385,26 м³/ч. Количество дымовых газов при входе в рекуператор = 425,09 м³/ч. Начальная 20°С. Температура дымовых газов, уходящих из печи, 1300°С.

Рисунок 10.1 – Эскиз рекуператора двухходовой.

 

Рекуператор изготовлен из чугуна, поэтому температура дымовых газов на входе в рекуператор не должна превышать 750С.

Следовательно, продукты сгорания, выходящие из печи, необходимо разбавить воздухом.

Определим фактор разбавления .

= .

здесь и - теплоемкости продуктов сгорания до и после разбавления, а также воздуха, равные соответственно 1,56; 1,52 и 1,31 кДж/(м³ °С).

Тогда расчетный объем дымовых газов

V = =425,09 *(1+0.80)=765,2м³/ч.

Соответственно количество воздуха для разбавления

 

765,2-425,09 =340,1 м³/ч.

Секундные объемы газов: дымовых =765,2/3600 = 0,213 м³/с; воздуха

м³/с.

Примем падение температуры воздуха от рекуператора до печи 20 С.
Поэтому =250+20=270 ⁰С.

Средняя теплоемкость воздуха с₂=1,32 кДж/(м^{3 0}С), дымовых газов с₁=1,51кДж/(м³ °С).

Теплота, полученная воздухом в рекуператоре

Принимаем потери рекуператором в окружающее пространство в размере 10% от . Тогда теплота, которую должны отдавать дымовые газы в рекуператоре,

кВт.

Теплота, вносимая дымовыми газами в рекуператор

0,213*1.51*750=241,22 кВт.

Теплота, уносимая дымовыми газами из рекуператора

=241,22 -39,23=201,99 кВт.

Определим температуру дымовых газов на выходе из рекуператора, для чего воспользуемся уравнением теплового баланса.

Отношение водяных эквивалентов

.

Тогда температура дымовых газов на выходе из рекуператора

⁰С.

Таким образом, в рекуператоре температура воздуха повышается с 20 до 270°С, а дымовых газов снижается с 750 до 640,75 ⁰С.

Средняя логарифмическая разность температур для противотока

⁰С.

В рекуператоре фактически имеет место перекрестный ток. Поэтому фактическая разность температур для условий примера будет на 5-8% ниже. Тогда действительная средняя логарифмическая разность температур 0.92*538,47=495,39⁰С. Примем скорость воздуха в рекуператоре W₂ =6(м/с),а дымовых газов W₁=2 м/с. Сечение для прохода дыма для одной трубы типа 17,5 при длине 880 мм равно 0,06 м², а для прохода воздуха 0,008м² ,согласно табл.6[4].

Тогда сечение каналов для прохождения воздуха м², а общее сечение для дыма м².

Труб на пути воздуха ориентировочно должно быть шт.

На пути дыма число труб шт.

Принятым значением скоростей воздуха и дымовых газов в рекуператоре соответствует коэффициент теплопередачи К=90 Вт/м^{2 0}С из графика(рис.53)[4]. Его величина принята с учетом последующего заноса внешней поверхности труб отложениями сажи.

Тогда поверхность нагрева рекуператора

м².

Условная поверхность нагрева одной трубы 0.25 м². Поэтому труб в рекуператоре должно быть шт.

Из конструктивных соображений выбираем двухходовой рекуператор, состоящий из 16 труб, по 8 труб по ходу (по 4 труб в два ряда).