воздухонагревателя
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП 150411.51 09 01 18 00 ПЗ |
Исходные данные:
= 210 0СVВ= 100 м3/c
= 1200 0С
=1.078
= 1,245
насадка выполнена из блочного кирпича со щелевыми каналами и горизонтальными проходами.
Так как для топочных камер 
= 0,95 действительная температура продуктов сгорания равна:
= 
Где 
действительная температура продуктов сгорания, 0С
– калориметрическая температура горения топлива, 0С
= 0,95 2149,92=2042,4
Принимая снижение температуры продуктов сгорания до поступления в насадку равным 3% от , найдем температуру дымовых газов на входе в насадку сверху:
=0,97 = 2042,4 =1981,10С
- температура дымовых газов на входе в насадку, 0С
Среднюю за период температуру дыма на входе из насадки примем равной
= 250 0С
При начальной и конечной температурах энтальпия продуктов сгорания равна:
=1981,1 0С
=3545,36 0,87+2170,65 0,69+2296,88 0,066+2758,49 0,46 =2453,8 
= 462,7 0,87+383,4 0,69+337,4 0,066+336,5 0,16 =361,51
= 
2891,6= 384,87
= 
2375,4=31,59
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП 150411.51 09 01 18 00 ПЗ |
= 
2245,6=1595,72
Иного: 2532,34
=250 0С
= 
458.25=65.53
= 
383.5 =51.04
= 
335,59=4,46
= 325,75=231,48
Иного: 325,75
Согласно приложению 
энтальпия воздуха на входе в насадку при 
=210 0С равна 
=291,7
Зададим величину падения температуры воздуха в течение воздушного периода 
= 100 0С Тогда средняя температура дутья на выходе из насадки в течение периода будет равна:
= 0,5 [1200+(1200+100)]= 1250 0С
При котором энтальпия воздуха будет равна:
= 1798,6
Расход продуктов сгорания находится из уравнения теплового баланса насадки:
0,95 
(
- 
) 
= 
(
- 
) 
Где
0,95 – коэффициент, учитывающий потери тепла в насадке.
- время между перекидами в дымовой трубе (сек.)
- длительность воздушного периода (сек.)
Предварительно необходимо задаться временем между перекидками в дымовой трубе периоде = 7200 (2 ч) и длительностью времени на перекидку 
= 360 сек (0,1ч).
Находится длительность воздушного периода по формуле:
= 
= 
= 2520 сек (0,7ч)[128]
Общая продолжительность цикла равна
= 7200+360+2520 = 10080 (2,8ч)
Теперь определяем расход продуктов сгорания (
)выраженный из формулы:
= 
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП 150411.51 09 01 18 00 ПЗ |
= 28,57 
Находим расход смешенного коксодоменного газа на воздухонагреватель:
= 
Где
- расход продуктов сгорания, 
или 
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП 150411.51 09 01 18 00 ПЗ |
- объём продуктов сгорания образующихся при сжигании единицы топлива, 
= 
= 12,2
Расход воздуха на горение смешенного газа
= 
Где 
- объём воздуха образующейся при сжигании единицы топлива, 
29,93 
1,46 = 43,69
Предварительное определение поверхности нагрева насадки
Тепло, затраченное на нагрев воздуха:
= 
[15]
= 85 
(1798,6 –291) 2520 = 357,9 106 
Среднелогарифмическая разность температуры:
= 
[117]
Где
–разница между температурами дымовых газов на входе и выходе в насадку, 
- разница средних температур на выходе из насадки дыма и дутья,
= 
= 368,3 
Применяем скорость дыма равной 
=2,0 
. Скорость воздуха при нормальных условий будет равна:
= 
где и 
- скорость дыма и воздуха соответственно,
= 
= 5,9
Средние за период температуры дыма и воздуха:
= 
= 1115,55
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП 150411.51 09 01 18 00 ПЗ |
= 730
Средние температуры верха и низа насадки в дымовом и воздушном периоде и за весь цикл:
= 
=1548,3
= 
= 990
= 
= 1268,4
= 
= 682,77
= 
= 470
= 
= 578,8
По формулам 
= 
+ 
и 
+ находим коэффициент теплоотдачи для верха и низа насадки. Принимая, что воздуходувка подаёт воздух под давлением р=354,5 кПа, найдем действительная скорость воздуха по формуле:
= 
Где
температуры верха и низа насадки в воздушном периоде, к
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП 150411.51 09 01 18 00 ПЗ |
=101,3кПа
=273 к
= 5,9 
= 5,9 
= 5,9 
= 2,8
Действительная скорость дыма находим по формуле:
= 
Где
- температуры верха и низа насадки в дымовом периоде, к
= 
= 11,3
= 2 
=5
Определяем коэффициент теплопроводности кирпича насадки:
λ = 1,58+0,00038*t
где t– средняя температура верха и низа насадки, 
λ = 1,58+0,00038*1269,4 = 2
λ =1,04+0,00015*t
λ =1,04+0,00015*578,8= 1,1
данные значения приведены в таблице 5[1]
Таблица 4 - Коэффициент теплоотдачи для верха и низа насадки
| Параметр | Расчётная формула,источник | Верх | низ | ||
| Дым | Воздух | Дым | Воздух | ||
Среднее за период температуры дыма и воздуха, 
| 1548,3 | 682,77 | |||
Коэффициент
теплопроводности λ  10  к
| Приложения  и 
| 16,38 | 7,95 | 5,23 | |
Кинематический коэффициент вязкости  106 
| 284,7 | 169,6 | 63,5 | ||
| Определяющий диаметр канала, d м | 0,031 | 0,031 | 0,031 | 0,031 | |
Действительная скорость дыма и воздуха, 
| 11,3 | 5,9 | 2,8 | ||
| Критерий Рейнольдса | Re = 
| ||||
| Критерий Нуссельда | 8,5 | 11,3 | |||
Коэффициент теплоотдачи конвекцией,  конв
| Nu 
| 19,6 | 28,6 | ||
Коэффициент теплоотдачи излучением,  изл
| |||||
Суммарный коэффициент теплоотдачи, 
| 61,6 | 28,6 |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП 150411.51 09 01 18 00 ПЗ |
Заимствуя значения коэффициента теплопроводности 
и кинематический коэффициент вязкости 
воздуха из приложения 
необходимо учесть, что вязкость газов обратно пропорциональна давлению. Заимствовав из приложения 
вязкости необходимо разделить на: 354,5/101,3=3,5
| Параметр | Расчётная формула, источник | Верх динас | Низ шамот |
| Средняя температура насадки,
| 1269,4 | 578,8 | |
Объёмная плотность р, 
| |||
Коэффициент теплопроводностиλ 
| 1,1 | ||
Теплоёмкость  , 
| 1,09 | 0,98 | |
Коэффициент температуропроводностиa, 
| 
| 11,23  10-7
| 6,85 10-7
|
Критерий Фурье 
| 
| 42,45 | 23,19 |
Коэффициент аккумуляции 
| 1,05 | 0,97 |
=38.59 
=0,4587 
= 0,678 
Где
- удельная поверхность нагрева
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП 150411.51 09 01 18 00 ПЗ |
- живое сечение
- удельный объём
Эквивалентная полутолщина кирпича находится по формуле:
= 
[127]
= 
= 0,017
Коэффициент аккумуляции находится по формуле:
= 
где 
- безразмерный критерий Фурье
= 
= 1,05 
= 
= 0,97
Поскольку полученные значения коэффициента аккумуляции тепла 
вся масса кирпича принимает участие в процессе аккумуляции тепла. В этом случае нет необходимости уменьшать его толщину и можно принять Ş=5,1 для низа насадки и Ş= 2,3 для верха.
Теперь можно найти значения суммарных коэффициентов теплоотдачи от дыма к воздуху по формуле:
= 
[124]
где
χ– суммарный коэффициент теплоотдачи для дыма и воздуха насадки, 
-гидравлическое сопротивление отверстия
λ – коэффициент теплопроводности, 
- объёмная плотность верха и низа насадки, 
– теплоемкость, 
Ş – толщина кирпича
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП 150411.51 09 01 18 00 ПЗ |
= 
= = 33,34 
Для низа посадки:
= 
= 53,68
Средний для всей насадки:
=0,5 *(
+ 
)
=0,5 
(53,68+33,34)=43,5 
Поверхность нагрева определяется по формуле:
F= 
[122]
где
- тепло затраченное на нагрев воздуха, 
F= 
=29683,73 
Объём насадки:
V = 
[133]
V = 
=769,2 
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП 150411.51 09 01 18 00 ПЗ |
= 
[134]
= 
=116,8 
Общая площадь поперечного сечения насадки:
= 
[135]
= 
= 302.5
Высота насадки:
Н = 
Н = 
= 2,55 м
Уточняем изменение температуры воздуха за время воздушного цикла. При 
=100 /с водяной эквивалент(теплоемкость) потока воздуха равна:
= 
=100 
=123,2 
Теплоёмкость насадки:
= 
= 
29683,73 
0,017 = 1,1 106 
При = 10285,2 (28,57 ) теплоёмкость (водяной эквивалент) потока продуктов сгорания будет равна:
= 
=28,57 
= 34,5 
= 
= 1,3
= 
= 4,2
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП 150411.51 09 01 18 00 ПЗ |
=1,5.
Значение условной постоянной времени воздушного периода:
= 
[132]
= 
=3,32
Находим изменение температуры дутья за время воздушного цикла:
= 
[131]
=0,7 
=408 
Размеры и масса насадки
Принимаются геометрические параметры насадки, получаемые при расчёте Н= 4,05 Ω=107,9 . Массе кирпича в насдке:
= V 0,5 (
) 
=1945,46 0,5 (2000+2300) 0,7= 2928
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП 150411.51 09 01 18 00 ПЗ |
= 
= 
= 12
Данное число удовлетворяет условию равномерного распределения газов по сечению насадки.
Принимается скорость дыма в шахте горения (при нормальных) =2,5 , тогда площадьгоризонтального сечения шахты будет равна:
= 
= 
=9,18
Суммарная площадь горизонтального сечения воздухонагревателя:
= +Ω
= 9,18+29,72= 38,7
С учётом футеровки шахты:
= 41
Тогда диаметр воздухонагревателя по внутренней поверхности кладки:
D= 
D= 
= 7.23м
Оптимальное время между перекидками клапанов:
= 
- 
= 
-0,1 = 2,01 ч
Оптимальная длительность воздушного периода:
= 
= 
= 0,7 ч
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| КП 150411.51 09 01 18 00 ПЗ |