4.2 Трубчатый металлический рекуператор.

Трубчатые металлургические рекуператоры разнообразны по конструкции, но типизированы и составляются из труб различного диаметра с разным шагом. Наибольшее распространение получили рекуператоры прямотрубные, петлевые, дымотрубные системы Шака, двойной циркуляции.

Для всех типов трубчатых рекуператоров коэффициенты подачи ив зависимости от типа труб и их расположения вычисляется по различным формулам.

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

где

- расход газа; [см. раздел 3]

Температуру уходящих газов после рекуператора находим из уравнения:

,

где - расход продуктов сгорания, м³/с; [см. раздел 4.1]

- начальная и конечная температуры продуктов сгорания на входе и выходе из рекуператора,^oC; [см. раздел 4.1]

Принимаем

Погрешность:

Средняя значение разности температур для противоточного движения:

,

где

Находим поправочные коэффициенты:

[6, рис. 4.2(а), стр. 145]

Среднее значение разности температур с учётом поправочного коэффициента:

Коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:

,

где - толщина стенки

- теплопроводность стенки, при средней её температуре.

Средняя температура стенок рекуператора:

,

где

(материал трубы Ст.40) [2, табл. 6.6, стр.76]

Коэффициент теплоотдачи от дыма к стенке:

При определяем коэффициент вязкости[4, табл. 9.5, стр. 394]

Режим движения дымовых газов:

,

где [1, табл. 3, стр. 26]

- внешний диаметр труб.

- режим движения турбулентный

Коэффициент определяем графическим методом в соответствии [4, рис. 9.19, стр. 402]

,

где – поправка на число труб.

- поправка на температуру при (определяем по содержаниюH₂O = 12% в продуктах сгорания).

Коэффициент теплоотдачи излучением от дыма к наружной поверхности трубки рекуператора определяем по формулам: [2, ф-ла. 9.12-9.13, стр. 400]

,

где - коэффициент лучеиспускания (приведённое значение)

Находим - степень черноты продуктов сгорания.

Эффективная толщина газового слоя [1, стр.27]

Определяем парциальные давления и

Произведение

Произведение

Для средней температуры продуктов сгорания (дымовых газов) по [4, рис. 4.6-4.8, стр. 138-140] определяем:

Степень черноты продуктов сгорания в области рекуператора

Находим

Рассчитываем теплоотдачу от стенки подогреваемому газу.

Определяем режим движения газа:

,

где - внутренний диаметр труб.

Принимаем [1, табл. 3, стр.26]

Для температуры определяем(коэффициент кинематической вязкости топлива). Определяется по процентному содержанию каждого газа в топливе [7, табл. 3.6, стр. 22].

- режим движения – турбулентный

В соответствии с [4, рис. 9.16, стр. 399] для турбулентного режима находим:

, ,,(при)

где - поправка на неизотермичность при нагреве газа при

- поправка на неизотермичность при остывании газа.

(определяем по воздуху).

- поправка на начальный участок.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к подогреваемому газу

Определяем теплопередачу

Площадь теплопередающей поверхности:

Определяем число трубок:

где - площадь поверхности одной трубки.

Принимаем

Компоновка рекуператора:

Принимаем количество труб в ряду – 50 шт.

Количество рядов – 15

Тип пучка – гладкотрубный, с коридорным расположением.