Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

Это устройства, в которых передача теплоты от одного теплоносителя к другому происходит с помощью насадки. Процесс теплообмена осуществляется в 2 стадии. Первоначально через насадку пропускается горячий теплоноситель (нагревание). Затем пропускается через эту же насадку холодный теплоноситель (охлаждение).

Простейшая схема регенератора (см.рис.3.1).

Наиболее распространёнными являются воздухонагревательные регенеративные установки (ВРУ) и холодильно-газовые машины (ХГМ). И первые, и вторые в качестве насадки используют базальтовую насыпную насадку с диаметром частиц от 4 до 14 мм, либо сетчатую насадку, выполненную из материала высокой температуропроводности (бронза, латунь).

Характеристикой регенеративных аппаратов является их компактность: это отношение площади поверхности насадки к занимаемому объёму. Так для ВРУ эта характеристика достигает . Для ХГМ эта величина составляет . В качестве насадки при высоких температурах применяют огнеупорные кирпичи различной формы.

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ РЕГЕНЕРАТОРА

Регенераторы большинства печей имеют периоды нагрева и охлаждения (они равноценны).

Элементы насадки нагреваются и охлаждаются при граничных условиях 2-ого рода (q=const). Степень аккумулирования теплоты насадки оценивается коэффициентом аккумуляции теплоты (з): это отношение теплоты аккумулированной насадкой к тому количеству теплоты, которое могло бы аккумулироваться.

, ;

;

, где ;

;

.

Согласно определению коэффициент аккумуляции тепла з для одного килограмма насадки можно записать:

;

Рассмотрим состояние насадки в период нагрева и охлаждения.

;

,

Где F - площадь поверхности насадки;

К_н - коэффициент теплопередачи в период нагрева;

S - половина толщины насадки.

;

,

если , то

.

- характеризует тепловое сопротивление аккумулирования для условия нагрева и охлаждения насадки постоянным тепловым потоком.

В действительности же такие условия, заложенные для вывода, не выполняются. В период нагрева средняя температура насадки больше аналогичной температуры в период охлаждения на величину Д: - температурный гистерезис, где

- максимальный перепад средних по массе температур насадки;

- коэффициент температурного гистерезиса. Для регенераторов плавильных и нагревательных печей величина Д=10⁰С, для доменных воздухонагревателей Д=25⁰С.

СМЕСИТЕЛЬНЫЕ ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

В смесительных аппаратах теплообмен происходит при непосредственном контакте теплоносителей (двух сред). В промышленности такие аппараты носят название градирня или скруббер. Они применяются для осушки или увлажнения газов от пыли (взвешенных частиц).

По конструктивным особенностям смесительные аппараты подразделяются на: регенеративный теплообмен смесительный

· Камерные;

· Насадочные;

· Каскадные;

· Струйные;

· Плёночные подогреватели.

Характеристикой насадки является поверхность, отнесённая к единице объёма S, м²/м³. Следующей характеристикой насадки является её свободный объём V, м³/м³.

Преимущества насадочных смесительных аппаратов:

· Значительно уменьшает объём;

· Значительно увеличивает поверхность соприкосновения фаз.

Недостатки: при запыленных потоках газа пылевые частицы осаждаются на поверхности насадки, что требует очистки.

Каскадный смесительный аппарат.

Струйные смесительные аппараты.

Скорость выхода из сопла 1-ой ступени до 15 м/с.

Смесительный аппарат плёночного типа.

Они используются в выпарных станциях для выпаривания раствора. Скорость воды на выходе их сопла 3-4 м/с. Недостатком аппарата является повышенное качеств воды. Диаметр аппарата до 600мм и высота до 2,7 м.

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ КАМЕРНОГО СМЕСИТЕЛЬНОГО ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА

Требуется при расчёте определить объём камеры:

, где

V - объём камеры;

- коэффициент теплоотдачи;

- разность температур;

- коэффициент совершенства теплообмена, .

При расчёте должно быть задано: Q - тепловая нагрузка, начальная и конечная температура теплоносителя, давление перед форсункой, температура сухого и мокрого термометров.

F - поверхность капель в одном м³ аппарата, м³/м³;

,

Где - поверхность капель, полученная из 1 литра жидкости, м²/л;

,

- время падения капель с высоты 1 м, с/м;

- интенсивность орошения, т.е. количество жидкости приходящееся на 1 м² поперечного сечения аппарата в единицу времени, .

Диаметр капли обычно задаётся, либо рассчитывается.

,

Время определяется как: , где

- действительная скорость падения капли.

Противоток: ;

Прямоток: .

- скорость, при которой частица зависает в потоке.

определяется из графика по значению критерия Фёдорова:

.

Критерий Кирпичёва:

,

Где - коэффициент лобового сопротивления.

Скорость газа: , где

- диаметр камеры;

- расход воздуха.

Задаваясь скоростью газа м/с находят диаметр камеры.

Интенсивность орошения определяется через расход жидкости:

, где

- расход жидкости, л/с.

Критерий Нуссельта определён по уравнению Нистиренко:

,

Где - критерий Гухмана;

- критерий Нуссельта при .

При значении Nu>80 Nu₀ не учитывается.

,

где - относительная скорость падения капли.

Противоток: ;

Прямоток: .

берётся по средней температуре воздуха в скруббере;

для воздуха;

Критерий Гухмана: .

Определение для смесительных аппаратов подсчитывается не по средней температуре, а определяется графически по id-диаграмме.

;

, т.е.

, и т.д.

Тогда и и т.д.

РАСЧЁТ НАСАДОЧНОГО СМЕСИТЕЛЬНОГО АППАРАТА

- объём насадки, где

- коэффициент теплопередачи;

- поверхность насадки в единице объёма;

- коэффициент смачивания;

или .

.

Обычно величина выбирается из таблицы по виду насадки.

определяется аналогично как и для камерного теплообменного аппарата.

- коэффициент теплопередачи определяется по критерию Кирпичёва:

1. Когда теплообмен между водой и сухим воздухом.

или , где

- гидравлический диаметр.

,

Где - средняя скорость газа в пустом сечении скруббера перед насадкой.

.

2. Когда теплообмен между водой и влажным воздухом.

, где

- учитывает влияние влажности воздуха на теплообмен. Численно примерно равна влагосодержанию (d).

Далее определяют объём насадки . Затем, по известному значению диаметра скруббера D и вычисленному значению определяют высоту насадки: ;

- это условие должно выполняться с тем, чтобы обеспечить равномерность распределения воды в насадке.

Размещено на Allbest.ru