![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Расчет числа тепловых труб и количества передаваемого тепла
Тепловые трубы, которые предполагается использовать в рекуператоре, имеют наружный диаметр dтр = 25 мм, толщину стенки 2 мм и длину 2 м, изготовлены из стали 20. Конструкция рекуператора предусматривает наличие стального листа с отверстиями для тепловых труб, расположенных в коридорном порядке. Рекуператор имеет ограниченные размеры, а именно ширину A = 2 м (по ширине борова), длину L = 5 м (по имеющемуся пространству для размещения рекуператора) и высоту 1, 3 м (верхние части труб 1 м плюс 30 см до верха), поэтому необходимо подсчитать количество тепловых труб, которое возможно использовать в данном рекуператоре. В качестве расстояния между осями труб и расстояния от крайних труб до краев листа примем удвоенный диаметр трубы: s = 2dтр = 0, 05 м. Число труб по длине рекуператора: nL = L / s – 1 = 99. (2.121) Число труб по длине рекуператора: nA = A / s – 1 = 39. (2.122) Общее число труб: n = nL ∙ nA = 3861. (2.123) Температуру дымовых газов перед прохождением пучка тепловых труб планируется снижать до около 300°С посредством подачи в боров воздуха из окружающей среды. Количество подаваемого воздуха предполагается регулировать с помощью шибера, установленного на борове. Более высокая температура может быть опасна для эксплуатации рекуператора, так как повышение давление водяного пара внутри труб выше допустимого приведет к разрушению металла труб. Изменение состава дымовых газов при разбавлении воздухом не учитываем. Согласно [8] тепловая труба диаметром 25х2, длиной 2 м, изготовленная из стали 20 при заполнении ее теплоносителем (водой) в достаточном количестве (100 мл) может передавать тепловой поток в количестве 355 Вт при температуре нагревательного элемента около 300°С. Рассчитаем количество теплоты, передаваемое всеми тепловыми трубами рекуператора: Qтр = n ∙ 355 = 1, 371 ∙ 106 Вт. (2.124) С другой стороны, количество тепловых труб ограничено следующим условием: во избежание конденсации влаги на трубках и сернокислой коррозии охлаждение дымовых газов должно происходить до температуры на 10-15°С выше их точки росы. Для используемого топливного газа с содержанием 0, 01% H2S точка росы равна 112°С [7], следовательно, предельная температура охлаждения газов составляет в среднем 125 °С. Определим теплоемкость дымовых газов при температурах 300°С (573 К) и 125°С (398 К): - теплоемкости дымовых газов при 573 К [11]: - средняя теплоемкость дымовых газов при температуре 573 К находим по формуле (2.4): - теплоемкости дымовых газов при 398 К [11]: - средняя теплоемкость дымовых газов при температуре 398 К находим по формуле (2.4): Допустимое количество тепла, которое могут принять тепловые трубы: Qдоп = Gдг ∙ B ∙ (C573 ∙ 573 – C398 ∙ 398), (2.125) где Gдг – масса дымовых газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива, кг/кг; B – расход топливного газа, кг/ч. Qдоп = 2, 598 ∙ 108 кДж/ч = 7, 217 ∙ 107 Вт. Тогда допустимое количество труб составит: nдоп = Qдоп / 355 = 203295. (2.126) Расчет допустимого количества тепла, которое может быть передано тепловым трубам, показал, что принятое ранее число труб 3861 меньше максимально допустимого nдоп, следовательно, такое количество труб можно использовать в рекуператоре. Рассчитываем тепло, передаваемое воздуху тепловыми трубами: Qтр = nтр ∙ 355 ∙ 3, 6 = 4, 934 ∙ 106 кДж/ч. (2.127) При работе печи без рекуператора общее количество тепла, вносимого в печь, определяется по формуле (2.40): где
В формуле (2.40) не учтено количество тепла, вносимого с воздухом, так как его количество незначительно. При работе печи с рекуператором становится необходимым учесть тепло, вносимое воздухом. Тогда общее количество тепла будет рассчитываться по следующей формуле: где Сокращение расхода топливного газа: Δ B = B – Массовый расход дымовых газов при работе печи с рекуператором: Найдем температуру дымовых газов после рекуператора, считая, что изменение теплоемкости при этом пренебрежимо мало: где
Средняя температура дымовых газов при прохождении рекуператора: Эффективный фонд времени работы печи составляет 8580 ч в год. Исходя из этого определим годовое снижение расхода топлива: - расход топлива при работе без рекуператора: B = 1782 ∙ 8580 / 1000 = 15290 т/год; - расход топлива при работе с рекуператором:
- сокращение расхода топливного газа: Δ B = 15290 – 14791 = 803 т/год; - экономия топливного газа в массовых процентах:
|