Розділ I. Розрахунок рекуперативних теплообмінників 6 страница

Вт/(м²К)

7. Визначаємо коефіцієнт теплопередачі. Якщо термічний опір теплопровідності насадки малий, коефіцієнт теплопередачі визначається з формули [3]:

, Дж/(м²×пер×К).

8. Розраховуємо середньоарифметичний температурний напір:

⁰С

9. Визначаємо площу теплообмінної поверхні:

м²

Висота насадки: м

10. Розраховуємо масу алюмінієвої насадки.

Об'єм алюмінієвої насадки:

Маса насадки:

кг

Задача 5.2. Виконати конструкторський розрахунок регенератора, умови для якого приведені в задачі 5.1, з урахуванням термічного опору насадки. Геометрія каналів аналогічна приведеній в попередній задачі. Матеріал для виготовлення насадки – сталь-45 товщиною мм. К.к.д. (коефіцієнт корисної дії) насадки .

Розв’язання.

Коефіцієнт теплопередачі реального регенератора може бути обчислений за значенням із уведенням множника , що враховує термічний опір насадки ( ):

.

Коефіцієнт теплопередачі ідеального регенератора був розрахований у попередній задачі, для й у [3] приведені наступні формули:

,

(3.8)

.

Тут і - зміна температур першого і другого теплоносія на вході. За умовою розглянутої задачі температури на вході постійні, тому значення цих величин дорівнюють нулю: , .

Розраховуємо комплекси і :

Для сталі-45 знаходимо Вт/(мК), густина кг/м³, теплоємність кДж/(кгК) (табл. 12 Додатків).

Розраховуємо коефіцієнт теплопередачі реального регенератора:

Дж/(м²×пер×К)

Площа теплообмінної поверхні:

м²

Задача 5.3. Визначити за спрощеною методикою Хаузена площу поверхні реального регенератора, умови для якого приведені в задачі 5.2.

Розв’язання.

Формула для розрахунку коефіцієнта теплопередачі реального регенератора представлена в такому вигляді [1]:

, Дж/(м²×пер×К).

З урахуванням значень, отриманих у попередніх задачах, одержуємо:

Дж/(м²×пер×К).

Площа теплообмінної поверхні за спрощеною методикою дорівнює:

м²

Зіставляючи результати, отримані в задачах 5.1, 5.2, можна зробити висновок, що для розглянутої насадки заміна алюмінію на сталь не приводить до помітного зменшення коефіцієнта теплопередачі, тобто у всіх випадках термічний опір насадки малий і їм можна знехтувати. Розрахунки реального регенератора в задачах 5.2, 5.3 по різних методиках дають практично однакові результати.

6. Задачі до розділу II для самостійного розв’язання

6.1. Виконати конструкторський розрахунок регенератора, призначеного для нагрівання повітря для доменної печі від ⁰С до ⁰С. Середовищем, що гріє, служать димові гази з температурою на вході ⁰С, на виході ⁰С. Витрата повітря кг/с. Насадка, розміщена в камері циліндричного перерізу, являє собою щільний шар корундових куль діаметром мм., порізність шару . Тривалість періодів нагрівання й охолодження насадки хв. Середня швидкість руху повітря, віднесена до перерізу камери без насадки, складає м/с. Схема руху газів і повітря –протитечія. При розрахунку коефіцієнта тепловіддачі газів знехтувати променистою складовою.

Визначити:

1. площу поверхні насадки;

2. діаметр і висоту камери;

3. масу насадки.

6.2 Виконати тепловий конструкторський розрахунок регенеративного теплообмінника, що служить для нагрівання кг/с повітря для мартенівської печі від ⁰С до ⁰С. Середовищем, що гріє, служать димові гази з температурою на вході в регенератор ⁰С, на виході ⁰С. Склад газів: %, %, %. Насадка виконана із шамотної цегли товщиною 25 мм, що утворює вертикальні канали перерізом м². Середня швидкість повітря в каналах 15 м/с. Тривалість періодів нагрівання й охолодження насадки год. Схема руху теплоносіїв – протитечія. Визначити площу поверхні теплообміну, кількість і висоту каналів. При розрахунку коефіцієнта тепловіддачі газів врахувати променисту складову.

6.3. Виконати розрахунок регенератора, режимні характеристики якого ( , , , , ) приведені в задачі 6.1, а насадка являє собою розміщений у камері циліндричного перерізу щільний шар сферичних часток шамоту діаметром мм, порізність шару , середня швидкість руху повітря , де - швидкість початку псевдозрідження. Визначити площу поверхні теплообміну, площу поперечного переріза і висоту регенератора.

6.4. Виконати тепловий конструкторський розрахунок кисневого регенератора, у якому охолоджується 3 кг/с повітря тиском кПа, його температура на вході в регенератор К, на виході К. Насадка регенератора виконана з алюмінієвих стрічок товщиною мм, що утворюють вертикальні канали квадратного перерізу розміром мм. Середня швидкість повітря в каналах м/с. Повітря охолоджується киснем в газообразному стані, температура якого на вході в регенератор К, на виході К. Тривалість періодів нагрівання й охолодження насадки с. Визначити поверхню теплообміну, число каналів, висоту регенератора. Схема руху – протитечія.