Модернизация стенда сушки футеровок и разогрева погружных стаканов (стр. 5 из 16)
Сопоставляя преимущества и недостатки работы металлических и керамических рекуператоров, следует отметить, что замена металлического рекуператора, который вышел из строя, требует нескольких часов, а керамического несколько дней или недель.
Выше перечисленное позволяет сделать вывод, что керамические рекуператоры не целесообразно применять в нашем случае. Поэтому в нашей системе мы применим 2 трубчатых рекуператоры - один для первичного, второй для вторичного воздуха.
Для расчета рекуператоров из цельных стальных труб можно применять формулы и номограммы по теплоотдаче и аэродинамическому сопротивлению для труб и каналов [6]. Рассчитаем трубчатый рекуператор, конструкция которого представлена на рисунке 2.8. Данный рекуператор является четырехходовым по воздуху; схема движения воздуха противоточная. Направляющие воздушной перегородки проходят через все поперечное сеченье рекуператора, а воздушная струя возвращается с помощью внешних воздушных коробок. В результате использования такой конструкции в каждой «походке» рекуператора создается перекрестный ток воздуха по отношению к току дымовых газов. Дымове газы проходят через рекуператор сверху вниз, не меняя своего направления.
1 – верхняя дырчатая доска; 2 – нижняя дырчатая доска; 3 – трубы рекуператора; 4 – компенсатор; 5 – песочные затворы
Рисунок 2.8 – Четырехходовой трубчатый рекуператор
Исходные данные для расчета:
- объем нагревательного воздуха, (при входе в рекуператор) 4200м/г
;- объем дымовых газов (при входе в рекуператор) – 5300 м3/ч ;
- температура воздуха (при выходе из рекуператора) – 500°С;
- начальная температура воздуха – 20°С;
- температура дымовых газов перед рекуператором – 1100°С.
Проведем тепловой расчет и определим размеры рекуператора.
Переведем объем воздуха с м
/ч в м/с . 
г /с; (2.1) 
г /с. (2.2)Принимаем перепад температуры в воздухопроводе от рекуператора до горелок
= 50°С; тогда необходимая температура подогрева воздуха равняется 
С, (2.3)где
– температура воздуха при выходе из рекуператора, °С; 
– заданная температура подогрева воздуха, °С.Средняя объемная теплоемкость воздуха [6] СВ = 1,35 кДж/(м3°С). Энтальпия воздуха после рекуператора
Вт, (2.4)где
– энтальпия воздуха на выходе из рекуператора, Вт; 
– температура воздуха при входе в рекуператор, °С.Принимаем потери тепла рекуператором в окружающую среду равным 10%. Количество тепла, которые дымовые газы должны передать в рекуператоре:
Вт. (2.5)Энтальпия входят в рекуператор дымовых газов при удельной объемной теплоемкости их Сд = 1,55 кДж/(м3°С) [6]:
Вт, (2.6)где
– Энтальпия дымовых газов перед входом в рекуператор, Вт; 
– температура дымовых газов при входе в рекуператор, °С.Энтальпия дымовых газов, которые идут из рекуператора:
Вт. (2.7)Принимаем объемную теплоемкость дымовых газов, которые идут из рекуператора, предварительно принимая
— 700°С, 
= 1,51 кдж/(м3°С).Температура дымовых газов, которые идут из рекуператора:
C. (2.8)Принимаем в рекуператоре схему противотока:
; (2.9) 
; (2.10) 
; (2.11) 
. (2.12)Средняя логарифмическая разность температур [6]
=619 
С. Принимаем условную скорость дымовых газов и воздуха в рекуператоре 
г/с и 
м/с.Общее сечение каналов для прохождения воздуха должно быть
м 
, (2.13)где
– объем воздуха при входе в рекуператор, м/с ; 
– условная скорость воздуха в рекуператоре м/с.Общее сечение каналов для прохождения дымовых газов
м . (2.14)Принимаем, что дымовые газы идут внутри труб, а воздух обтекает трубы извне. Выбираем для рекуператора трубы сечением 53/60 мм, с толщиной стенки 3,5 мм. Сечение одной трубы
м . (2.15)Число труб (каналов) на пути движения дымовых газов должно быть
. (2.16)Принимаем расположение труб шахматное и в плане трубы располагаем по прямоугольнику: по потоку воздуха 18 рядов и в направлении, поперечному току воздуха - 12 рядов.
Общее число труб
. (2.17)Действительная площадь для прохождения дымовых газов
м . (2.18)Действительная скорость дымовых газов
м/с. (2.19)Шаг труб в направлении движения потока воздуха и поперек его принимаем:
мм. (2.20)Ширина воздушных каналов в узком сечении а = 0,03 г. Высота каналов одного хода воздуха
м. (2.21)Определим коэффициент теплопередачи в рекуператоре. Средняя температура воздуха в рекуператоре
С. (2.22)Фактическая скорость воздуха при температуре 285°С
г/с. (2.23)По номограмме черт. 17 [6]
н = 75. Поправочные коэффициенты: 
; 
; 
. Рассчитаем коэффициент теплоотдачи от стенок рекуператора воздуху 
Вт/(м2 С), (2.24)где
– поправка на число рядов труб в направлении движения дымовых газов; 
– поправочный коэффициент на взаимное расположение труб; 
– поправочный коэффициент, который учитывает влияние изменения физических характеристик в зависимости от температуры и состава газа.Средняя температура дымовых газов в рекуператоре