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 |
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 |
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 |
= = 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 |
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 |
=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 |
- 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 |
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 |