Интегральная модель регенератора с подвижной насадкой

Регенераторы с подвижной насадкой представля­ют собой аппараты, в которых периодическое взаимодействие насадки с потоками «горячего» и «холодного» теплоносителей

Происходит вследствие перемещения насадки относительно по­токов теплоносителей.

Насадки, выполненные в форме топких профильных листов или в виде заключенных в кассеты засыпок правильной формы (обычно шаров), монтируются на вращающемся роторе и пере­мещаются с помощью механического привода. Кроме того, на­садка может иметь форму зернистого материала, перемещающе­гося в канале относительно потоков теплоносителя под действием сил тяжести.

Из-за сложности форм каналов для течения потоков газа и воздуха через насадку, а в случае сыпучей насадки еще и в силу

I М Ы И М II

подпись: i м ы и м ii

Рнс. 6.5. Схема дппжения газа в слое шариковой насадки

подпись: рнс. 6.5. схема дппжения газа в слое шариковой насадки Интегральная модель регенератора с подвижной насадкойНестабильности каналов (см. рис. 6.5) получить аналитиче­ское решение задачи о пере­носе количества движения, массы и энергии тепла не представляется возможным. В связи с этим для аппара­тов с подвижной насадкой единственным подходом к ре­шению задачи о переносе теп­ла является создание инте­гральных моделей переноса.

II 1МЩ1 111)]

подпись: ii 1мщ1 111)]Интегральная математиче­ская модель переноса тепла в аппаратах такого типа пред­ставляется в форме приближен­ной модели, рассчитанной на регенераторы с неподвижной насадкой по формуле (6.29): С} = кГА1. В аппаратах с подвиж­ной насадкой массивность и термическое сопротивление насад­ки вследствие малых линейных размеров се невелики, поэтому коэффициент теплопередачи насадки таких аппаратов рассма­тривается как для «идеальных» регенераторов, т. е.

« = , ‘ ~ , (6-46)

3|Б| ^ Зд

В), Ш2

Где е|=2^-; е2 = («1(21 — центральный угол зоны взаимо­

Действия насадок с газом, воздухом). Среднелогарифмический температурный напор А( определяется по формуле для рекупе­ративного теплообменника (1-44).

Коэффициенты теплоотдачи в газовый и воздушный периоды определяются из уравнений теплообмена для данного типа насадок и условий течення (для шариковой насадки — по изве­стным формулам [60, § 2.6}).

При проектировании регенеративных аппаратов с подвижной насадкой обычно задаются, условия на входе и выходе по на­греваемому теплоносителю и начальная температура газа. В стабилизированном режиме работы количество тепла, подве­денное в газовый период, должно быть равно количеству тепла, отведенному от насадки в дутьевой период. Следовательно, среднюю за цикл температуру газа на выходе из регенератора без учета к. п. д. регенератора и перетечек воздуха получим из уравнения

І" ^ГСРГ^Г^Г ^ИСрвРв (*Б *в} /с л-,

I г у. ^0.41)

|Лрггг

Задача определения поверхности регенератора с подвижной насадкой не может быть формализована разрешением уравне­ния (6.29) относительно /г, так как тепловоспринимающая по­верхность насадки, скорость фильтрации через насадку и сред­ние коэффициенты теплоотдачи в каналах в газовый и воздуш­ный периоды взаимосвязаны. Скорость фильтрации газа и воздуха через насадку обычно задается в интервале 2,5—3,5 м/с. Тогда задав скорость фильтрации для найденных из теплотех­нического расчета масс теплоносителей, определим живые сече - ння каналов в газовой и воздушной зонах из уравнения сплош­ности.

По заданным живым сечениям и некоторым конструктивным параметрам осуществляем конструктивный расчет геометрии аппарата и поверхности тепловосприятия, удовлетворяющей заданной теплопроизводителыюсти.

Мстоди-ка такого расчета приведена в табл. 6.9, 6.10 на при­мере регенеративного воздухонагревателя с шариковой на­садкой.

Пример. Расчет регенеративного ио? духонагревателя стариковой насадкой для парового котля ТГМ-220 производптели'пг. тмо 200 т/ч при следующих ис­ходных данных.

Рлі'ход жидк. теплим И = 14 т/ч (3,Ь0 кг/с); теоретически необходимое колнчегтви поздух. 1.,= 10,5 кг; коэффициент нзОыгка воздуха е учетом переноса в газовую зону а.= 1,2.5; удельный объем продуктов сгоранмя топлива V’,. *= 12 ма/кг; температура холодного воздуха ^ = 30 С; температура (ннобхо - лнмая) нагретого воздух;) = 300'С; температура продуктов сгорання на входе и насадку — 350 С.

6.9. Расчет ротора воздухонагревателя

Показатель

Расчетная формула, рекомендуемое значение

Результат (расчет), принятое значение

Количество воздухонагревателей лв, шт.

Конструктивно

2

Частота пращения ротора п, об/мин

5—8

5

Диаметр и_ариков (1ш, мм

<8 мм

4

Диаметр ступицы ОсГ м

Конструктивно

0.6

Длина ступицы 1ст, м

0.6—1,2

0.75

Толщина спиц Йсп, м

0,008— 0,01

0,01

Количество секторов в роторе пс

18—24

24

Число разделительных секторов пр с

Конструктивно

2

Центральный угол газовой стороны шг

8

К

Центральный угол воздушной стороны <ов

»

5/6 л

Центральный угол холостой зоны

»

1/12*

Скорость фильтрации воздуха через шариковый

2—4

3,0

СЛОЙ Шф в, м/с

Скорость фильтрации газа через шариковый

2—4

3,0

Слой Шф г, м/с

ГТорозность шарикового слоя е

0.5

Плотность чугунных шариков рш, кг/ма

7800

Коэффициент заполнения кассет шариками Кс

0 00

1

О

0,9

Коэффициент, учитывающий заполнение карма-

Конструктивно

1.1

Нои кассет Кк

Число рядов шариков в кассете т

»

10

Высота шарикового слоя в насадке Ь, м

У

0.048

Ширина канала, подводящего газ или воздух к', м

Время омывания насадки газами тр, с

Л'/Л =1—2

1.2 • 0.048 = 0,0576

60/5 *12*.

6

Время омывания насадки воздухом тв, с

60/5 5те/12тс

5

ЕЗЕІ'

подпись: езеі'

Расчетная формула, рекомендуемое чначсцнс

 

Показатель

 

Голулі«тат (рлепет). оі. значение

 

30 + 280

2 3,0 • 273 350 + 140

подпись: 2 3,0 • 273 350 + 140

= 1,538

подпись: = 1,538

Средняя температура воздуха ів, °С

Площадь живого сечения шарикового слоя во­здушной зоны Р, м2

Средняя температура газа }г, °С

Объем продуктов сгорания топлива с учетом перетока воздуха 5% Кр> м3/кг Площадь живого сечения шарикового слоя газо­вой зоны ма

Суммарная рабочая поверхность воздухонагре­вателя ма

Объем шариков в иасадке воздухонагревателя Уш’

Масса шариков Мш, кг Об1.ем кассет Кк. м3 Масса кассет с шариками Мк, кг Объем ступицы УСТ, м3

Диаметр ротора Ор, м _ Ооъем спиц-перегородок Усп, м3

ВаУо ив + 273) 2юф. „273

К + *"г 2

1.5 Кр

ВУТ (<г+ 273)

2^ф. г273 Рв+ґг + 0.2 (Р. + Р,) р>пйш/Ка

*?шУш

Р{т+2)<ІШІКЛ

Задаемся

3.89 1,25-10,5 428

- = 13,34

= 245

1,5 12 = 12,6

3,89 12,6(245 + 273)

= 15,5

2 • 3.0 • 273 13,34 + 15.5 + 0,2 (13,34 + 15,5)=34.61

3-1.61 10- 0.004

0,9

0.5 1,538 • 7800 = 5999

34,61 12.0.004-1.1 = 1.83

0.5 7800-1,83 = 7137

3.14 • 0.62

------- ^------ 0,75 = 0,212

4

2.7

2.7 — 0,6

24 0,01 - 0,75----------- £----- =0,189

Толщина обода 60(,а м Объем обода Уоб, м"

Объем каналов УЛан, м*

Общий объем ротора воздухонагревателя Ур, м3

Диаметр ротора Ор, м

Высота кассет Н, м

Количество коробок в кассете л„

Уточненный размер диаметра ротора £)р. м

Площадь поверхности одного ряда шариков на

1 м» поверхности ротора, м2

Общая площадь поверхности нагрева одного воздухонагревателя Н, м1

Теплота, вносимая воздухом в насадку при ко­эффициенте избытка воздуха а = 1, Тъ, кДж/ма Коэффициент избытка воздуха за горячей частью насадки о

Теплота, выносимая нагретым воздухом из насадки, У”, кДж/ма

Расчетная формула, рекомендуемо; значение

Результат (расчет), примятое

Конструктивно

’-лУсАб

0,01

3,14 • 2.7 . 0,75 • 0.01 =0,0636

Л к

1,2 ■ 1.83 = 2,2

1'кан+ Ук + 1/ст+ ^сч+ У

2,2+ 1.83 + 0.212 + 0.189 + 0.0636 = = 4.495

/-г-

/ 4 4,495 |/ 3,14 0,75 76

°р — °СТ

2,76 _0’6 1030

2

2 , — ^ >иои

1,080

1П п - 1П

К+к'

0,048+ 0.и576

Дст+2пк (Л + Л')+280„

0,6 + 2 • 10 (ОДМЙ + 0.0576) + 2 X X 0.01 = 2,732 ~3

/=■ (т + 2) • 3

34.61 (10 + 2) -3 = 1246

Тепловой расчет

С (V

Рв В О

1,32 . 30 ■ 10,5 = 415.6

А — Да

Т т

1,2 — 0,15= 1,05

С {У

ЬРВ! ' О

1,34 • 280 ■ 10,5 = 3939.6

Показатель

подпись: показатель

(рпсчсТ), прип>«10с значение

подпись: (рпсчст), прип>«10с значениеРасчетная формула, рекомендуемое значение

2345,3 •

подпись: 2345,3 •

= 46.5

подпись: = 46.5

=- 40,02

подпись: =- 40,02

Теплопосприятие насадки воздухонагревателя <2В п. кДж/м»

Температура газов на выходе из воздухонагре­вателя °С

Теплота, выносимая с газами из насадки возду­хонагревателя, Jг, кДж/м[1] Коэффициент сохранения тепла Теплота, вносимая с газами в насадку возду­хонагревателя, /р, кДжУм“

Температура газа при входе в насадку возду­хонагревателя °С

Секундный объемный расход газа Ус г, м®/с

Секундный объемный расход воздуха Ус в, м*/с

Коэффициент кинематической вязкости газа при (г = 245 'С ур1 м*/с

Критерий Рейнольдса для газа Кер

Коэффициент кинематической вязкости воздуха при? = 155°С V , м*/с

Задаемся

С * V

Т>г. г* г

Задаемся

О „ Да

В. п г

2 г

С V сргу г

ВУр (<г + 273)

2 • 273

^о‘тй+273)

2 • 273

Из таблиц теплофизических свойств

^ф. г^ш

Из таблиц теплофизических свойств

(1,05 + 0,05) (3939,6 — 415.8) = 3876,2 140

1.396- 140- 12 = 2345,3

0.99

3876,2

0,05 • 2345,3 =

0,99 = 6143.3

6143,3 1.475 12 _347

3.89 ■ 12,0(245 + 273)

2 • 273

3,89 10,5 ■ 1.2 (155 + 273)

Показатель

подпись: показатель

Результат (расчет), пр. шятое значение

подпись: результат (расчет), пр.шятое значение‘Раачетная формула, рекомендуемое значение

Критерий Рейнольдса для воздуха Рев

Критерий гомохроиностн по газовой яоне на­садки Но,

Критерий гомохронности по воздушной зоне на» садки Но,.

Критерий Прандтля для гаяа при /г = 245 СС

Рг.

Критерий Прандтля для воздуха при = = 155 °С Рг,,

Коэффициент теплопроводности газов при сред­ней температуре газов в насадке — 245 °С

Хг> Ит/(м • К)

Коэффициент теплообмена между газами и по­верхностью шариковой насадки ар> Вт/(ма • К)

Из таблиц теплофизических свойств То же

®ф. гтг

Н

^ф. втв

^ф. в^ш

0,048 0,66

0,68

4,43 ■ 10-2

0,048 3,1 • 5

30.1 3 . 6

■ = 375

= 323

= 399

3 - 0,004 - 10е

0.0046Не>'5 но-

323“°-25

1,-

0.004

Коэффициент теплопроводности воздуха при

Средней температуре воздуха я насадке Вт( (м-- К)

Коэффициент теплообмена между шариками на­садки и воздухом а. Вт/(ма • К)

Х Рг0;33

Ш

Иа таблиц теплофизических свойств

/ Н .68 0,075 И ег Но“0'25 ^“3—] X

“(тГ

„ „ 0 ,, ( 0.048 ’68 ^ 0,075 • 270 • 3?5 ~oi004-) *

X 0-660'33 о. оо4МГоГ - = 240-0

-/0,048^ 0,6 8

0.0046 399

3.6 ю

____ 2

Интегральная модель регенератора с подвижной насадкой
Интегральная модель регенератора с подвижной насадкой
Интегральная модель регенератора с подвижной насадкой

X Ргг0-33-/-

Ш

подпись: x ргг0-33-/-
ш

= 367

подпись: = 3673.6

X 0.680,33 о,004 103

Показатель

подпись: показатель

Результат (распет), принятое значение

подпись: результат (распет), принятое значениеРасчетная формула, рекомендуемое значение

/ я - I— / а

*В1-*г Г

Ав + аг

ШВ _ 5/6* 2л

подпись: / я -i— / а
*в1-*г г
ав + аг
шв _ 5/6* 2л

2*

подпись: 2*

Г.

подпись: г.

2*' + 2г.

подпись: 2*' + 2г.

1

подпись: 1

(<г-0-К-0

подпись: (<г-0-к-0

2.3 ]к ■

подпись: 2.3 ]к ■

—І,. — і.

подпись: —і,. — і.

КЫН

ВТ

22—24

С А Рг®ф. г

2

С Л Рв^ф. в

подпись: кын
вт
22—24
с а рг®ф. г
2
с л рв^ф. в

= 3741

= 861,3 = 926,6

подпись: = 3741
= 861,3 = 926,6

86,9

подпись: 86,9

Средняя температура поверхности шаров на­садки <н, °С

Коэффициент омывання насадки в воздушной зоне г

Коэффициент смывания насадки в газовой аоне ег

Коэффициент теплопередачи А, Вт/(м2 • К) Температурный напор Д/, К

Расход топлива на один воздухонагреватель В. кг/с

Тепловосприятие в насадке воздухонагревателя Сн, кДж/кг

Коэффициент гидравлического сопротивления прп г 0,5

Гидравлическое сопротивление газовой зоны на­садки воздухонагревателя Дрг, Па

Гидравлическое сопротивление воздушной зонь насадки воэдухонягревателя Дрв, Па

155 • 367 + 243,5 240

367 + 240 0,417 0.5

1

I

0.417 ■ 367 ^ 0,5 240

(140 — 30) —(347 — 280)

1.945

1,945

22

, 0,048

0,725

■ 32

0.004

2

0.048

9.--------

0,78

3^

67,2 ■ 86.9 • 1246

0,004

Показатель

Расчетная формула, рекомендуемое значение

Результат (расчет), принятое значение

Безразмерные параметры воздухонагревателя

Агй

240 0,048

А

ЕГ 0 С ш ф. р“г рг

0,5 • 0,002 • 3 • 0,725 -1040 ~ ^

Ь

“г“ Г

240 • тг ■ 60

2г. я(1 — £)гшршсш

2 • 3,14 ■ 5 (1 — 0.5) 0.002 • 7800 ■ 505“ 0.36

С

“г“р

6 ■ х • 240

Й

“вав “в^ф. ВРвсрв

5 • л ■ 367 — 0,/и‘' 5 • 3 • 0,765 1,02

“г^ф. гРгсрг

6 - 3 - 0,725 - 1.04 -°'0С

Коэффициент полезного действия

По табл. 6.10

0,67

Безразмерная температура газа Тг

1

1 — 0,67 = 0.33

Конечная температура охлаждения газа /г, °С

Тг +'в

0,33 (347 — 30) + 30 = 134.6

Безразмерная температура воздуха Тв

Т1ГШ

0.67 0,86 -°-78

Конечная температура нагретого воздуха °С

0,78(347 — 30)+ 30 = 277

6. 10. Зависимость к. п. д. воздухонагревателя от безразмерных параметров [60]

Зипче-

А

1’

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Значение т)г

При й

= 0,84

П

0,33

0,48

0,57

0,63

0.67

0.69

0,71

0.72

0,73

0,74

1,0

1

0,32

0,48

0,57

0,6.3

0,07

0,09

0,71

0,72

0,73

0,74

0

0,30

0.46

0,54

0,59

0.03

0.60

0,67

0.68

0,69

0,7

1

0,29

0.46

0.64

0,50

0,63

0^6

0,67

0,68

0,59

0,7

0

0,28

0,43

0.58

0.58

0,61

0.64

0,66

0,67

0,68

0,69

1.-1

1

0,28

0,43

0,68

0.58

0,61

0,6.3

0.65

0.66

0,67

0,68

0

0,27

0,41

0,50

0,56

0,59

0,61

0,63

0.64

0,65

0,66

1.6

1

0,27

0,41

0,50

0,56

0,59

0,61

0,63

0.64

0,65

0.66

0

0,26

0.39

0.48

0,54

0,57

0.59

0,61

0,62

0.63

0,64

1.8

1

0.25

0,39

0,48

0,54

0,57

0,59

0.61

0,62

0,63

0.64

0

0,24

0,38

0,46

0,52

0,56

0,58

0,60

0,60

0,62

0,63

2,0

1

0,24

0,38

0,46

0,52

0,56

0,58

0,60

0,60

0,62

0,63

Значение т]

При й = 0,64

0

0,31

0,46

0,55

0,60

0,64

0,67

0.69

0,7

0,71

0,72

1.0

1

0,30

0,45

0,56

0,60

0,54

0,67

0.69

0.7

0,71

0.72

0

0,29

0,43

0,51

0,56

0.61

0,64

0,66

0,67

0,68

0,69

1,2

1

0,28

0,43

0,51

0,56

0,61

0.64

0,66

0,67

0,68

0,6?

0

0.27

0,41

0,49

0,54

(},58

0.61

0,63

0,65

0.66

0,67

1.4

1

0.27

0.41

0.49

0,54

0,58

0,61

0.63

0.65

0,66

0,67

0

0,26

0.39

0.47

0,52

0,56

0,58

0,60

0.62

0,63

0.64

1.6

1

0,25

0.39

0,47

0.52

0.56

0,58

0,60

0,62

0,63

0,64

0

0,25

0,38

0,45

0,50

0,54

0,56

0,58

0,60

0,61

0,62

1.8

1

0,24

0,38

0,45

0.50

0.54

0,56

0,58

0,60

0,61

0,62

0

0.23

0-46

0.44

0.48

0,52

0.54

0.56

0.58

0,59

0,60

2.0

1

0,23

0,36

0.44

0,48

0.52

0,54

0.56

0,58

0.59

0,60

Комментарии закрыты.