Устройство и расчет блочного керамического рекуператора

Устройство и расчет блочного керамического рекуператора

        Блочные рекуператоры собираются из шамотных блоков с четырьмя каналами (рис.1)

[pic 1]

Рис.1 блок керамического рекуператора

Блоки устанавливаются один на другой, при этом внутренние каналы отдельных блоков образуют вертикальные проходы, через которые двигается нагреваемый воздух. Дымовые газы направляются между блоками, омывая их с двух сторон в горизонтальном направлении.

Уплотнение блоков достигается обмазкой стыков раствором шамотно-бокситового цемента.

Основные конструктивные характеристики блочных керамических рекуператоров :

 блок Б-З,Б-5 / блок Б-4 и Б-6                    

поверхность нагрева блока (на дымовой стороне)       - 0,161 м2 ;

площадь поперечного сечения для прохода воздуха   - 0,013 м2 ;

площадь поперечного сечения для прохода дыма       - 0,0274 м2 ;

эквивалентные диаметры воздушных каналов             - 0,0565м/0,055м

эквивалентные диаметры дымовых каналов                 - 0,158м/0,21м;

проходные сечения воздушных каналов в долях полного

сечения рекуператора                                                       - 0,21/0,16 ;                        

проходные сечения дымовых каналов в долях полного

сечения рекуператора                                                       - 0,34/0,44;

удельная поверхность нагрева                                         - 12,4/10,3.

        Скорость движения  воздуха принимается 0,5 – 1,0 м/с, скорость дыма – до 3 м/с. Коэффициент теплопередачи – 4,5 – 10 Вт/м2К

Подогрев воздуха осуществляется до 400 – 450 оС.

Расчет керамического блочного рекуператора

        Рассчитать блочный керамический рекуператор при следующих условиях:

температура воздуха на входе в рекуператор             -   15 оС;                        

температура воздуха на выходе из рекуператор        -  450 оС;  

температура дыма на входе в рекуператор                 -  950 оС;  

количество подогреваемого воздуха                           -  4.72 м3/с;                

количество дымовых газов                                           -  25.56 м3/с;  

         Состав дымовых газов 15%СО2; 10%Н2О; 2%О2; 73%N2.

Материал блоков – шамот, марка кирпича Б-4 и Б-6. Величину утечки воздуха в дымовые каналы принимаем равной 10%. Тогда в рекуператор   необходимо   подать   следующее    количество    воздуха

4.72/0,9 = 5.24 м3/с.

Количество потерянного в рекуператоре воздуха ΔVв = 5.24 – 4.72 = 0.52 м3/с.

Среднее количество воздуха

                    [pic 2]= (5.24 + 4.72) / 2 = 4.98 м3/с

Количество дымовых газов, покидающих рекуператор (с учетом утечки воздуха) равно          

                     [pic 3]= 25.56 + 0.52 = 25.88 м3/с

Среднее количество дымовых газов

                    [pic 4]= (25.56 + 25.88 ) / 2 = 25.72 м3/с

Составим уравнение теплового баланса рекуператора, учитывая потери тепла в окружающую среду, равные 10% и утечку воздуха в дымовые каналы. Для этого необходимо определить удельную теплоемкость дымовых газов на входе и выходе из рекуператора.

При составлении уравнения теплового баланса принимаем тепловые потери в рекуператоре равными 10% и величину утечки воздуха в дымовые каналы 20%. Тогда уравнение теплового баланса может быть представлено в виде

       [pic 5],

где ΔVв – количество воздуха, ушедшего в дымовые каналы, м3/с;

      [pic 6] - теплоемкость воздуха при конечной температуре дыма кДж/м3К

 Для этого необходимо определить удельную теплоемкость дымовых газов на входе и выходе из рекуператора.

        Зададим температуру дымовых газов на выходе из рекуператора [pic 7]= 850 оС. При этой температуре теплоемкость дымовых газов:

        СО2       0,15 · 2,1716 = 0,326

             Н2О       0,1 · 1,6733 = 0,167

             О2          0,02 · 1,4461 = 0,029