4 Расчёт и выбор вспомогательного оборудования.

4.1 Блочный керамический рекуператор.

Собираются из шамотных блоков с каналами для прохода воздуха. Для основной установки выбираем блоки марки Б-1, как наиболее распространенные. Каждый блок имеет четыре отверстия прямоугольного сечения и опорные буртики.

Блоки устанавливаются так, что их отверстия образуют сплошные вертикальные каналы, по которым снизу вверх проходит воздух. Продукты сгорания движутся между блоками в горизонтальном направлении.

1. Расход газа (топлива) на отопление печи:

2. Расход воздуха на 1 м³ топлива:

3. Расход газа (воздуха), подаваемого в рекуператор без учёта потерь:

4. Потери газа(воздуха) в рекуператоре:

,

где - для керамических рекуператоров, работающих с прососом

воздуха – утечке газа (воздуха). [1, стр. 25]

5. Расход газа (воздуха), подаваемого в рекуператор:

Определяем расход продуктов сгорания перед рекуператором:

,

где m – коэффициент, учитывающий потери продуктов горения в печи и боровах до рекуператора, , принимаем ;

- присос газа (воздуха) в долях от количества продуктов горения;

; Принимаем

где

Для газоплотных рекуператоров тепловой баланс составляет с учётом 10% потерь тепла в окружающую среду:

где и- средние изобарные объёмные теплоёмкости в интервале температур от 0^oC до соответствующей температуры, стоящей в произведении;

,- начальная и конечная температуры продуктов сгорания на входе и выходе из рекуператора,^oC;

,- начальная и конечная температуры воздуха на входе и выходе из рекуператора,^oC;

- расход продуктов сгорания, м³/с;

- расход воздуха, м³/с;

При проектировании нового рекуператора обычно задаются тремя температурами: начальной и конечной температурами воздуха - ,, а также начальной температурой уходящих газов:;

[см. раздел 1.1]

Температуру уходящих дымовых газов после рекуператора получим из уравнения:

,

где

,

где - средняя изобарная теплоёмкость отдельных компонентов газовой смеси продуктов сгорания; [3, табл. 2.13, стр. 40]

- объёмные доли, продуктов сгорания [Табл. 1]

Т.к. в нашем уравнении две неизвестные величины, то мы решаем его методом последовательных приближений:

Принимаем

Погрешность:

Поверхность нагрева рекуператора определяется из уравнения теплопередачи:

где - коэффициент теплопередачи, Вт/м²·к;

- средняя разность температур уходящих газов и воздуха.

Средняя значение разности температур уходящих газов и воздуха определяется как среднелогарифмическая разность:

Для противоточного движения.

Для более сложных схем движения в формулу для нахождения вводится поправочный коэффициент, для нахождения которого сначала вычисляются вспомогательные величины:

По иопределяется поправкина которую умножается.

[6, рис. 4.2(а), стр. 145]

Коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:

,

Для блочных рекуператоров:

[1, стр. 28]

где - толщина стенки блока[1, стр. 28]

- коэффициент теплопроводности шамота, принимаем

- коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху

,

где - скорость воздуха, приведённая к нормальным условиям.

- для керамических рекуператоров. [1, табл. 3, стр. 26]

Принимаем

Средняя температура продуктов сгорания (дымовых газов):

Средняя температура стенок рекуператора:

Средняя температура воздуха:

Средняя разность температур стенки и воздуха:

Коэффициенты иопределяем по:

, [1, табл. 5, стр. 29]

С учётом шероховатости стенки

- коэффициент теплоотдачи от дыма к стенке (на дымовой стороне).

Коэффициент теплоотдачи конвекцией:

где - эквивалентный диаметр дымового канала. [1, табл. 4, стр. 27]

- скорость движения (дыма). Принимаем - для керамических рекуператоров. [1, табл. 3, стр. 26]

С учётом шероховатости стенки:

Коэффициент теплоотдачи излучением от продуктов сгорания топлива к стенке элемента поверхности нагрева определяется выражением: [4, ф-ла 9.12-9.13, стр. 400].

где

,

- коэффициент лучеиспускания (приведённое значение).

- степень черноты продуктов сгорания.

Эффективная длина луча:

,

где

[1, табл. 4, стр. 27]

Для определения степени черноты необходимо найти парциальные давления СО₂ и Н₂О и по номограммам [4, рис. 4.6-4.8, стр. 138-140]

Определяем

Количество теплоты от продуктов сгорания с учётом 10% потерь тепла в окружающую среду:

Площадь теплопередающей поверхности:

Число блоков:

,

где - поверхность нагрева блока Б-1; [1, табл. 4, стр.27]

Принимаем

Компоновка рекуператора:

Расчёт ведём по блокам Б-1

Принимаем ширину рекуператора: 1584 мм.

Ширина кирпича: 264 мм.

Общее количество блоков по ширине:

Принимаем высоту рекуператора: 11285 мм.

Высоту кирпича: 305 мм.

По высоте рекуператора:

По длине: