7-6. Расчет рекуператоров

Расчет рекуператоров ведется на основе двух уравнений: теплового баланса рекуператора и уравнения теплопередачи.

Тепловой баланс рекуператора

Уравнение теплового баланса рекуператора имеет вид:

Здесь Wг = Vгcг и Wв = Vвcв - водяные эквиваленты продуктов горения и воздуха (соответственно); φр - коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду; Vг и Vв - количества продуктов горения и воздуха, м3/ч; cг и cв - их средние объемные теплоемкости в пределах температурных перепадов t'г - t''г и t''в - t'в (соответственно). Средняя теплоемкость газов определяется по формуле:

Введем безразмерные температуры:

Тогда уравнение (7-21), если разделить левую и правую части его на Wв(t'г - t'в), можно переписать в безразмерном виде:

или

где W = Wг/Wв.

Коэффициент регенерации:

По уравнению (7-23) построен график θв = f(θг) (рис. 7-13). На оси абсцисс нанесена шкала для определения коэффициента регенерации r. На графике указана граница параллельного тока и противотока. При расчете количество газов необходимо брать с учетом выбивания газов через рабочие окна.

Рис. 7-13. Зависимость между начальной и конечной температурами в теплообменнике.

Рис. 7-13. Зависимость между начальной и конечной температурами в теплообменнике.

Пример. Определить температуру газов на выходе из рекуператора t''г, если дано: количество газов Vг = 64400 м3/ч, количество воздуха Vв = 54200 м3/ч, температура воздуха t'в = 20 ˚С, t''в = 400 ˚С, начальная температура газов t'г = 350 ˚С. Коэффициент потерь тепла φр = 0,97. Средние теплоемкости: cг = 1,44 кдж/(м3∙град), cв = 1,32 кдж/(м3∙град).

Находим отношение водяных эквивалентов:

Безразмерная температура воздуха:

По графику рис. 7-13 находим θг = 0,31, отсюда:

Поверхность нагрева конвективного рекуператора находим из уравнения теплопередачи:

Здесь Q - количество тепла, отдаваемое газами воздуху; k - коэффициент теплопередачи от газов к воздуху; М - средняя логарифмическая разность температур.