Расчет воздухонагревателя доменной печи (стр. 2 из 2)
27. Определение коэффициента теплоотдачи для верха и низа насадки. Для определения теплоотдачи конвекцией aкд и aкв воспользуемся формулой:
Nu=ARen
Значение коэффициентов А и п : 0.0346 и 0.8 соответственно.
Результаты вычислений приведены в таблице.
28. Примем скорость продуктов сгорания при нормальных условиях Wод=2 м/с. Тогда скорость воздуха при нормальных условиях будет:
29. Действительную скорость продуктов сгорания определяем по формуле:
а) для верха насадки
б) для низа насадки
30. Так как воздуходувка подает воздух под давлением Р=354.5 [кПа], то действительную скорость воздуха для верха и низа насадки найдем по формуле:
,где Р0=101.3 кПа, Т0=273°К
а) для верха насадки
б) для низа насадки
31. Коэффициенты теплоотдачи для верха и низа насадки.
| Параметры и единицы измерения | Расчет формула | Предварительный расчет | Уточненный расчет | ||||
| Верх | Низ | Верх | Низ | ||||
| Дым | Возд | Дым | Возд | Возд | Возд | ||
| Средние за период темпе- ратуры дыма и воздуха | 1187,5 | 1032,5 | 562,5 | 457,5 | - | - | |
| Коэф. Теплопровод ности l*102 вт/м°С | 12,47 | 8,32 | 6,95 | 5,09 | - | - | |
| Кинематический коэф вязкости u*106 м2/с | 218,7 | 182,85 | 87,75 | 72,63 | - | - | |
| Определяющий диаметр канала , м | 0,031 | 0,031 | 0,031 | 0,031 | - | - | |
| Действительная скорость продуктов сгорания и воздуха м/с | 10,7 | 9,13 | 6,12 | 5,11 | - | - | |
| Критерий Рейнольдса | 1516,69 | 1547,88 | 2162,05 | 2181,05 | - | - | |
| Критерий Нуссельта | 12,13 | 12,33 | 16,1 | 16,22 | - | - | |
| Коэф теплоотдачи конвекций aк, вт/м2°С |  | 49,48 | 33,09 | 36,09 | 26,63 | - | - |
| Коэф теплоотдачи излучением aл, вт/м2°С | 8,2 | - | 4 | - | - | - | |
| Суммарный коэф теплоотдачи, вт/м2°С | aк+ aл | 56,68 | 33,09 | 40,09 | 26,63 | - | - |
Теплофизические параметрыматериала насадки
32. Средние температуры верха (динас) и низа (шамот) насадки:
33. Теплофизические параметры материала насадки – теплоемкость Ср, коэффициент теплопроводности l в зависимости от средней температуры определяем по формулам:
Динас:
Шамот:
34. Эквивалентная полутолщина кирпича:
V, f1 , f2– живое сечение насадки.
V=0.7 [м3/м3] , f1=38.1 [м2/м3] , f2=0.2925 [м2/м3]
(из методического пособия №127)
35. Коэффициент аккумуляции тепла кладкой определяем по формуле:
вследствие преобразований получаем:
а) динас
б) шамот
Теплофизические параметры материала насадки и коэффициент аккумуляции тепла для верха и низа регенеративной насадки.
| Параметры и еденицы измерения | Расчетная формула | Предварительный расчет | Уточненный расчет | ||
| Верх | Низ | Верх | Низ | ||
| Динас | Шамот | Динас | Шамот | ||
| Средняя температура насадки, | °С | 1110 | 510 | - | - |
| Объемная плотность, r, | кг/м3 | 2000 | 2025 | - | - |
| Коэф теплопроводности l, | вт/м°С | 2 | 1.11 | - | - |
| Теплоемкость Ср , | кДж/кг°С | 1.29 | 1.08 | - | - |
| Коэф температуропро водност. | а м2/ч | 0.00279 | 0.00182 | - | - |
| Критерий Фурье | 22.15 | 14.45 | - | - | |
| Коэф аккумуляции | 0.943 | 0.915 | - | - | |
Так как полученные значения коэффициента аккумуляции тепла hк<1/3, то вся масса кирпича принимает участие в процессе аккумуляции тепла. В этом случае нет необходимости уменьшать толщину кирпича и величину коэффициентов, учитывающих различие в температурах кирпича в дымовом и воздушном периодах можно принять xн=5.1 для низа насадки и xв=2.3 для верха. y- принимаем равным 1/3.
36. Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи:
Тогда суммарный коэффициент теплопередачи для верха насадки:
для низа насадки:
37. Средний коэффициент теплоотдачи для всей насадки:
38. Поверхность нагрева насадки:
39. Объем насадки:
V=F/f1= 44441/38.1=1166 м2
40. Площадь поперечного сечения насадки в свету:
41. Общая площадь горизонтального сечения насадки:
42. Высота насадки:
Определение изменения температуры воздуха
за воздушный период
43. Теплоемкость потока воздуха:
44. Теплоемкость насадки:
45. Теплоемкость потока дыма:
тогда:
46. Определяем значение условий постоянной времени воздушного периода, т.е. время, в течение которого температура воздуха на выходе из насадки изменяясь с постоянной скоростью, достигла бы значения Dt´´=200°С:
47. Определяем изменение температуры на выходе из насадки в течение воздушного периода:
Поскольку полученное значение Dt´´ мало отличается от принятого при предварительном расчете (Dt´´=200°С), повторять расчет нет необходимости:
| Кверх | Книз | Кср | Fм2 | Vм3 | wм2 | Fобщм2 | Нм |
| 39,6 | 38,17 | 38,9 | 44441 | 1166 | 7,49 | 25,62 | 45 |
| WвкВт/°С | СнкДж/°С | WдкВт/°С |  |  | mв | Твчас |  °С |
| 73 | 1.95*106 | 25,5 | 1 | 9,5 | 0,9 | 4,38 | 199 |
Невязка:
(Для повторного расчета разница менее 1%).
Размеры и масса насадки
Принимаем геометрические параметры насадки, полученные в повторном расчете : Н=45м, Fобщ=25,62м2.
48. Масса кирпича в насадке:
49. Коэффициент стройности насадки:
что удовлетворяет условию равномерного распределения газа по сечению насадки.
50. Принимая скорость продуктов сгорания в шахте горения равной Wдо=2.5 м/с, определяем площадь горизонтального сечения шахты:
51. Суммарная площадь горизонтального сечения воздухонагревателя:
FS=Fш+Fобщ=6+26,62=32,62 [м2]
52. Диаметр воздухонагревателя по внутренней поверхности кладки:
53. оптимальное время между перекидками клапанов:
54. Оптимальная длительность воздушного периода:
