Теплотехнический расчет энерготехнологического агрегата для печи по выплавке медных анодов
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
µратора для нагрева воздуха
5.1 Компоновка рекуператора
газоход рекуператор петлевой горение
Принимаем скорость движения воздуха в рекуператоре ?Во= 3 м/с, скорость продуктов сгорания ?До= 1,5 м/с.
Общая площадь сечения труб для прохода воздуха, м2:
?В = VB /?Во = 3,73/3 = 1,24 м2 (15)
где VB=3,73 м3/с.
Общая площадь сечения для прохода продуктов сгорания между трубами, м2:
?Д = VД /?До = 6,43/1,5 = 4,3 м2 (16)
где VД = VДп + VДпод = 5,84 + (5,84*0,1) = 6,43 м3/с.
На основании этих параметров можно выбрать за основу секцию №1 табл. 5 [3, табл. 5, с. 30], имеющую поверхность нагрева F = 100 м2. Воздух разделим на два самостоятельных подблока. В каждом подблоке будет одна секция. Включение параллельное. Тогда фактическая скорость воздуха и продуктов сгорания определится следующим образом.
Расход воздуха на один подблок рекуператоров, м3/с:
VB* = = 3,73/2 = 1,865 м3/с (17)
Одна секция рекуператора имеет проходное сечение для воздуха ?* = 0,2 м2, соответственно и подблок имеет то же сечение.
Фактическая скорость воздуха, м/с:
?Во = = 1,865/0,49 = 3,81 м/с (18)
Площадь сечения для прохода сгорания одной секции ?1д = 3,7 м2, и подблока из одной секций ?Iд = 1* 3,7 = 3,7 м2.
Тогда фактическая скорость продуктов сгорания:
?д0 = 6,43/ 3,7 = 1,74 м/с. (19)
В соответствии с таб. 5 [3, табл. 5, с. 30], общая поверхность нагрева рекуператора будет равна F*= 2 * 100 = 200 м2.
Секция рекуператора состоят из 42 трубок в основном диаметром 76 мм и толщиной 4,5 мм, трубы двух крайних рядов имеют диаметр 102 и толщину стенки 6 мм.
Шаг между трубами (коридорное расположение) составляет: по направлению движения продуктов сгорания S2 = 140 мм. В поперечном направлении - S 1 = 150 мм. Число трубок в направлении движения продуктов сгорания Z2 = 6, в поперечном - Z1= 7.
.2 Проверка требуемой поверхности нагрева
На выходе из печи при ??= 1,1 в продуктах сгорания содержится избыточного воздуха:
??L = (20)
При температуре tпд = 11500 С по графику энтальпия продуктов сгорания после разбавления их подсосанным воздухом составит:
iд = (21)
При этом количество избыточного воздуха (при ?= 1,22):
?L = (22)
Это соответствует температуре продуктов сгорания после подсоса воздуха tд = 8000 С. При этой температуре и ?L =11,6% энтальпия продуктов сгорания на входе в рекуператор составит iд = 1225 .
Энтальпия воздуха при t,в = 00С i,в = 0 ; при tв = 2800С iв = 395 .
Так как металлический трубчатый рекуператор является газоплотным аппаратом, то количество тепла, переданное воздуху, находим по формуле:
Qв = Vв*(iв - i,в) = 3,73 (395 -0) = 1473,4 кВт (23)
Величина Qд = Vд * i,д =6,43 * 1225 = 7876,75 кВт.
Тогда количество тепла, уносимое продуктами сгорания, Qд = 0,95* Qд - Qв = 0,95 * 7876,75 - 1473 = 6009,51 кВт.
По формуле
iд = Qд / Vд = что при ?L = 11,6% соответствует 6200 С.
При данной компоновке рекуператора (см. рис. 25 [3, рис. 25, с. 58]) в обоих подблоках реализуем противоточно - перекрестный ток.
Тогда среднелогарифмическая разность температур по формуле:
tср = (24)
где = tд - tв;
= tд - tв.
tср = .
Средние температуры д = 0,5 (800 + 620) = 7100 С; В = 0,5 (280 + 0) = 1400 С;
ст = 0,5 (710 + 140) = 4250 С.
Определим коэффициенты теплоотдачи. Воздух проходит внутри трубок рекуператора. Расчет проведем на диаметр труб dэ = 76 - 2 * 4,5 = 67 мм.
При В = 1400 С н = 34,9 * 10-6 м/с; Pr = 0,680; л= 3,93 * 10-2 Вт/(м*0С) (см. табл. 3 прил. 4) [3, прил. 4, с. 71]. Действительная скорость воздуха:
?в = ?в0 (1 + ? В) = 9,325 (1 + (25)
Тогда
Re = (26)
Режим движения воздуха турбулентный.
Отношение
Тст/ Тв = (27)
т.е. 0,1<Тст/ Тв < 3,5.
Тогда:
Кт =(1,7)-0,55=0,747 (28)
Коэффициент КI = 1.
Поверхность труб имеет изгиб средним радиусом:
R = 0,5 * 1090 = 545 мм (29)
Значение радиуса берем из таблицы [3, табл. 5, с. 30].
Тогда сомножитель изогнутых труб:
Ки = 1 + 1,8 = 1,25 (30)
В целом
Крек = Кt КI Ки = 0,747 * 1.0 * 1,25 = 0,93 (31)
Критерий Нуссельдта:
Nu = 0,023 Re0,8Pr0,4 * Крек = 0,023 (26068,7) 0,8 * (0,680) 0,4 * 0,93 = 57,3 (32)
Коэффициент теплоотдачи конвекций на пути движения воздуха:
б,к.в = б,в = Nu (м2*0С) (33)
В пересчете на поверхность наружной трубы:
бв = б,в (м2*0С) (34)
Продукты сгорания омывают наружную поверхность труб рекуператора. При д = 7100 С; v =112,1*10-6 м2/с; Pr = 0,61; л = 8,28*10-2 (м*0С) см. [3, прил. 4, с. 71].
Действительная скорость продуктов сгорания:
щд = щд0 (1 + в д) = 1,74 (35)
Тогда
Re = (36)
Режим движения продуктов сгорания переходный, расположение труб - коридорное. В нашем случае Z2 = 6, тогда Кz = 1. При движении продуктов сгорания Кt = 1, т.е. КРЕК = Кz*Кt = 1.
Тогда в соответствии с табл. 2 [3, табл. 2, с. 27]:
Nu = 0,200*Ren*Prm*Kpek = 0,200 (4144)0,64 * (0,61)0,35 * 1 = 29,4 (37)
Коэффициент теплоотдачи конвекций на пути движения дыма:
бk.д = Nu (м2 * 0С) (38)
Эффективную длину луча для данного расположения труб рекомендуется определять по формуле:
Sэф = 3,5 * dH = 3,5 * 0,076 =0,266 м (39)
Учитывая излучение из окружающего, рекуператор объема продуктов сгорания, особенно на крайние трубы, увеличиваем найденное значение S* эф на 20%,
т.е. Sэф = 1,2 * 0,266 = 0,319 м.
.2.22 При б = 1,22 в продуктах сгорания для данного вида топлива получено содержание CO2 = 7,97%; H2О = 15,77%.
Произведения pSэф для CO2 - 2,54 кПа*м, для H2O - 5,03 кПа*м. То?/p>