книги из ГПНТБ / Несенчук, А. П. Тепловые расчеты пламенных печей для нагрева и термообработки металла учеб. пособие

(рис. 10.8). Используя графики (рис. 10.6 и 10.7), коэффициент теп­ лоотдачи с£к при омывании пучков труб рассчитывают по формуле

где k n и k t — соответственно поправочные коэффициенты на число ряда труб в пучке (по ходу газов) и среднюю тем­

пературу продуктов сгорания / г .ух-

Для пучков с шахматным расположением труб может быть ис­ пользовано выражение

где k s — поправочный коэффициент на шаг трубы.

Индексы sL и s2 в формуле (10.20) — соответственно шаг труб по ходу и поперек хода дымовых газов.

Наконец, рассчитывается безразмерная температура вторичного теплоносителя

201

Рис. 10.6. График для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией при поперечном обтекании дымовыми газами пучка с коридорно расположенными трубами:

/ — d3= 60 мм; 2 — da— 70; 3 — da= 80; 4 - da~ 90; 5 - d3= 100; « - d 3= 120 мм.

ct!K

W/j ?V .°С

70

60

50

45

40

35

30

25

20

15

ne. .7. График для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией при по­ ни обтекании дымовыми газами пучка с шахматным расположением труб:

1 —d 3= 60 мм-, 2— d 3= 70; 3 —d 3= 8 0 ; 4 —d 3= 90; 5 — d o= 100; ff — d 3= 1 2 0 mm.

Рис. 10.8. График для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией при движении воздуха в каналах (турбулентный режим):

1 — rf3= 25 мм; 2 — d3= 30; 3 — <J0= 35; 4 — rf3—40; 5 — da=45; G— c/3=50; 7 - с/э= 55; 8— d3= 60 mm.

Если в рекуперативном теплообменнике подогревается газо­ образное топливо, то выражение (10.21) перепишется в виде

в рекуператор.

Величина фг может быть найдена по графикам (рис. 10.9— 10.13) в соответствии с выражением

Ъг=ҢН, F).

204

По графикам (рис. 10.9—10.13) в соответствии со значениями

WT.yx

ті—^7.— и On определяем относительную поверхность нагрева реку- " П

ператора Н и F:

Рис. 10.9. К выбору относительной температуры вторичного теплоносн-

^r.ys

теля при значениях ті-------- :

Wv

1 — 0.5; 2 — 0,6; 3 — 0.7; 4 — 0.8; 5 — 0.9; ff — 1; 7 - 1.2; S - 1.5; 9 — 2: 10 — 5; И — со.

После выполнения конструкторского расчета рекуператора оста­ ется уточнить или сделать заново компоновку его поверхности на­ грева. В последнем случае, возможно, потребуется пересчитать по­ верхность нагрева в соответствии с измененной компоновкой.

205

0 ,9

Рис. 10.10. К выбору относительно» температуры вторичного тепло­ носителя (цифры 1— 11 соответствуют рис. 10.9).

Рис. 10.11. К выбору относительной температуры вторичного теплоноси­ теля (цифры 1— 11 соответствуют рис. 10.9).

Рис. 10.12. К выбору относительной температуры вторичного теплоноси­ теля (цифры 1— II соответствуют рис. 10.9).

Рис. 10.13. К выбору относительной температуры вторичного теплоноси­ теля (цифры I — I I соответствуют рис. 10.9).

10.3. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КЕРАМИЧЕСКИХ РЕКУПЕРАТОРОВ

Керамическими рекуператорами оснащаются крупные методи­ ческие нагревательные термические печи. Эти рекуператоры имеют очень высокую термическую стойкость, вследствие чего они могут длительное время работать при обогреве высокотемпературными газами. Керамические рекуператоры устойчиво работают при подо­ греве воздуха до 500—700° С.

Основные недостатки — низкая газоплотность (при хорошем качестве кладки утечки воздуха составляют 20—30%) и исключи-

Рис. 10.14. Общий вид элемента блоч­ ного керамического рекуператора.

тельно малый коэффициент теплопередачи, который в зависимости от скоростей теплоносителей равен 3—15 ккал/м2-ч-° С. Принимая во внимание низкую газоплотность, керамические рекуператоры используются только для подогрева воздуха. Керамические рекупе­ раторы имеют много разновидностей, однако в инженерной практи­ ке преобладают блочные и трубчатые.

Элемент блочного рекуператора изображен на рис. 10.14. При расчете блочного керамического рекуператора скорости первичного и вторичного теплоносителей следует выбирать в пределах

2Уг.ух= 1—3 и іов = 0,5—Ім/сек.

При этом нужно иметь в виду, что в отдельных случаях скорости теплоносителей могут быть несколько увеличены, что повлечет за собой интенсификацию теплообмена (k = 6—15 ккал/м2-ч-° С) и увеличение сопротивлений трактов теплоносителей.

Основные характеристики блочных рекуператоров, собранных из элементов (рис. 10.14), приведены в табл. 10.3.

Для подогрева воздуха наряду с блочными применяются одиоканальные квадратные и восьмигранные (двух типоразмеров) труб­ чатые рекуператоры (табл. 10.4). Скорости продуктов сгорания и воздуха в трубчатых керамических рекуператорах принимаются соответственно равными 0,3—1 и 1—2 м/сек. Коэффициент тепло­ передачи рекуператора (при отмеченных скоростях теплоносителей) составляет 3—8 ккал/м2 ■ч■0С.

208

Т а б л . 10.3. Характеристика элементов блочного керамического рекуператора

Т а б л . 10.4. Характеристика элементов трубчатого керамического рекуператора

Методика теплового расчета керамического рекуператора прак­ тически не отличается от методики, изложенной в § 10.2. Исключе­ ние составляют лишь расчет температуры стенки элемента, опре­ деление коэффициентов теплоотдачи конвекцией от газов к стенке и от стенки к нагреваемому воздуху. Так, коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке элемента рекуператора при ламинар­ ном течении

В случае турбулентного течения продуктов сгорания топлива расчетная формула имеет вид

Коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому воздуху

Для блочного рекуператора выражение для расчета коэффи­ циента теплоотдачи от стенки к воздуху имеет вид

—WtP’2

а„ = 0 ,85(0,9+0,00048/) —^ - Д /0’1ккал/м2-ч-° С (вт/м2-° К), (10.27)

“3U,J

где / — определяющая температура

/ст /в

(здесь /ст ^ /г.ух);

Д /— температурный напор;

At /ст /в-

Принимая во внимание, что /ст = /г.ух, коэффициент теплоотда­ чи излучением

где Сп — приведенный коэффициент излучения системы:

Сп— С0гп ккал/мг-ч-° К4-

Приведенная степень черноты

210