2.2.6 Розрахунок рекуператора печі після реконструкції

У методичних печах застосовуються рекуператори для підігріву повітря дуття. Керамічні рекуператори дозволяють вести високотемпературний нагрів повітря до 800^оС, проте вони мають недостатню газощільність (втрати повітря до 30%).

Найбільш широко в методичних печах використовуються петлеві металеві рекуператори з труб d = 57/49 мм з коридорним розташування та кроком х₁/d = x₂/d = 2 (рис. 2.4).

Вихідні дані для розрахунку петльового металевого рекуператора:

- часова витрата палива В = 7125 м³/г;

- дійсна витрата повітря на 1 м³ палива = 2,826 м³/м³;

- об’єм продуктів згорання V_д = 4,24 м³/м³;

- температура підігрітого повітря t_в = 370^оС;

- температура вихідних газів з печі t_ух = 700^оС.

Визначаємо витрату повітря через рекуператор:

(2.229)

Витрата продуктів згорання:

(2.230)

Кількість продуктів згорання, що проходить через рекуператор з урахуванням вибивання газів і байпасування через обвідний шибер:

(2.231)

де m - коефіцієнт, що враховує втрати газу в печі і по тракту (приймаємо m = 0,8); ρ - коефіцієнт, що враховує підсмоктування повітря в боровах (приймаємо ρ = 0,1).

Ентальпія продуктів згорання на вході в рекуператор з урахуванням підсмоктування повітря:

(2.232)

По таблиці А.1 [2] уточнюємо температуру диму на вході в рекуператор: = 715^оС.

Ентальпія продуктів згорання за рекуператором:

(2.233)

де = 26 кДж/м³ – ентальпія холодного повітря при 20^оС; ξ = 0,9 - коефіцієнт теплових втрат в навколишнє середовище.

По таблиці А.1 [3] уточнюємо температуру диму на виході з рекуператору: = 464^oC.

Середньо логарифмічний температурний напір:

(2.234)

Ефективна товщина газового шару в між трубному просторі:

(2.235)

Середня температура диму в рекуператорі:

(2.236)

Коефіцієнт ослаблення променів трьохатомними газами в рекуператорі:

(2.237)

Ступінь чорноти димових газів в рекуператорі:

(2.238)

Приведений коефіцієнт випромінювання в рекуператорі:

(2.239)

де ε_ст = 0,8 ступінь чорноти матеріалу стіни.

Середня температура повітря в рекуператорі:

(2.240)

Середня температура стіни рекуператора:

(2.241)

Щільність теплового потоку від диму до стінки рекуператора:

(2.242)

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням від газів до стінки:

(2.243)

Конвективну складову теплообміну з димової сторони визначаємо за емпіричною залежністю:

(2.244)

де w_д - швидкість руху димових газів в рекуператорі (приймається 4 ÷ 5 м/с).

Коефіцієнт тепловіддачі від диму до стінки рекуператора з урахуванням променистої складовою:

(2.245)

Коефіцієнт тепловіддачі по повітряній стороні, визначається по співвідношенню:

(2.246)

де w_в – швидкість руху повітря в рекуператорі (приймається 8 ÷ 12 м/с).

Коефіцієнт тепловіддачі в рекуператорі спрощено визначаємо без урахування термічного опору стінки труби:

(2.247)

Коефіцієнт тепловіддачі з урахуванням можливого забруднення поверхні нагрівання:

(2.248)

де 0,85 – коефіцієнт, враховуючий забруднення поверхні.

Визначення поверхні нагріву рекуператора:

(2.249)