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

Рнс. 6.5. Схема дппжения газа в слое шариковой насадки

Нестабильности 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)]

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 1о 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'

Расчетная формула, рекомендуемое чначсцнс
Показатель	Голулі«тат (рлепет). оі. значение

30 + 280

2 3,0 • 273 350 + 140

= 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
"к	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

(рпсчсТ), прип>«10с значение

Расчетная формула, рекомендуемое значение

2345,3 •

= 46.5

=- 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

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

X Ргг0-33-/- Ш

= 367

3.6

X 0.680,33 о,004 103

Показатель

Результат (распет), принятое значение

Расчетная формула, рекомендуемое значение

/ я - I— / а *В1-*г Г Ав + аг ШВ _ 5/6* 2л

2*

Г.

2*' + 2г.

1

(<г-0-К-0

2.3 ]к ■

—І,. — і.

КЫН ВТ 22—24 С А Рг®ф. г 2 С Л Рв^ф. в

= 3741 = 861,3 = 926,6

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