Теплообмен и температурные поля в рекуператорах — КиберПедия 

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...

Теплообмен и температурные поля в рекуператорах



 

Рассмотрим схему теплообмена при передаче теплоты через стенку рекуператора (рисунок 6.2). Для определенности будем считать, что в рекуператоре нагревается сухой воздух, состоящий из двухатомных газов N2 и О2, которые прозрачны для тепловых лучей. Слева от стенки находится горячий теплоноситель – дым , в составе которого имеются трехатомные продукты горения СО2 и Н2О, способные излучать тепловой поток. В связи с этим коэффициент теплоотдачи от дыма к стенке включает лучистую и конвективную составляющие: , тогда как со стороны воздуха только конвективную .

Тепловой поток от дыма к воздуху преодолевает три тепловых сопротивления: от дыма к стенке – 1/aд, внутреннее сопротивление стенки – S/l и от стенки к воздуху – 1/aв. Как известно коэффициент теплопередачи k (Вт/(м2×К),) для плоской стенки будет равен

, (6.1)

 

а тепловой поток Q (Вт) через стенку площадью F (м2)

 

, (6.2)

где k и – средние по поверхности F значения коэффициента теплопередачи и разности температур между дымом и воздухом.

 

Рисунок 6.2 – Схема теплопередачи через стенку рекуператора

 

Выражение (6.2) называют уравнением теплопередачи в рекуператоре, а - средним «температурным напором», который находят по формуле среднего логарифмического (вывод формулы мы не приводим)

 

. (6.3)

 

Обозначения величин и показаны на рисунке 5.3. и представляют из себя разности температур дыма и воздуха через разделительную стенку на входе и выходе дымовых газов из рекуператора.

Характер температурных полей на рисунке 6.3 определяется уравнением теплового баланса рекуператора

 

или

, (6.4)

где Gд и Gв – массовые расходы дыма и воздуха, кг/с;

и – температуры дыма на входе в рекуператор и на выходе из него, °С;

и – то же для воздуха, °С;

hпот = 0,05-0,1 – коэффициент потерь теплоты в окружающую среду.

 

Из уравнения теплового баланса (6.4) для идеального рекуператора (при hпот = 0) получаем соотношения

 

(6.5а)

или

. (6.5б)

По физическому смыслу, и – это теплоемкости секундного расхода дыма и воздуха (водяные эквиваленты). Из (6.5б) следует вывод: чем больше теплоемкость теплоносителя, тем меньше изменяется его температура в рекуператоре.

На рисунке 6.3 представлены температурные поля прямоточного и противоточного рекуператоров при и при . Анализируя рис. 6.3, мы видим, что температура нагрева воздуха при одинаковых значениях и в прямоточном рекуператоре стремится к , а в противоточном – к , т.е. будет меньше в прямоточном рекуператоре, при этом из-за существенного уменьшения текущего значения количество передаваемой теплоты также уменьшается, поэтому в прямоточном рекуператоре экономически обоснованным считается предельное значение .



 

а – при ; б – при :

tст – температура разделительной стенки рекуператора

Рисунок 6.3 – Температурные поля рекуператоров вдоль поверхности F разделительной стенки рекуператора

Схема расчета рекуператора

 

Цель расчета рекуператора состоит в определении величины поверхности теплообмена F, которая является исходным параметром при проектировании. Массовые расходы теплоносителей и температуры , и должны быть заданы.

В расчете рекуператора используются два уравнения: теплового баланса и теплопередачи.

Из уравнения (6.4) находят неизвестную температуру дыма на выходе из рекуператора и количество передаваемой воздуху теплоты .

Из уравнения (6.2) определяют искомую величину поверхности теплообмена .

Коэффициент теплопередачи "k" находят по формуле (5.1). В металлических рекуператорах внутреннее тепловое сопротивление стенки S/l пренебрежимо мало по сравнению с величинами – 1/aд и 1/aв, поэтому формула (6.1) упрощается

 

.






Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...





© cyberpedia.su 2017 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав

0.005 с.