7. Розрахунок регенераторів

Вихідні дані

а) температура продуктів згорання 1500 ⁰С;

б) температура холодного повітря з врахуванням підігріву 50 ⁰С;

в) кількість продуктів згорання в другому періоді плавки V₁=19050 м³_н/год;

г) розміри шамотної цегли 230Ч113Ч65 мм;

д) розміри каналів при димовій тязі 65Ч100 мм.

Поверхня насадки рівна

(7.1)

Площа поверхні нагріву

(7.2)

Обєм цегли в насадці

(7.3)

Еквівалентна товщина цегли

(7.4)

Площа проходу площі горизонтального розрізу насадки на стику двох цеглин складає

Живий розріз насадки генератора

(7.6)

Швидкість продуктів згорання в насадці генератора

(7.7)

Швидкість повітря в насадці генератора

(7.8)

Кількість повітря, що проходить через насадку в період її охолодження

(7.9)

де - тривалість періоду нагріву і охолодження насадки регенератора;

Кількість продуктів згорання, що проходять через насадку в період нагріву, з врахуванням прийнятого підсосу атмосферного повітря

(7.10)

Водяний еквівалент повітря за період нагріву його до 1200⁰С

(7.11)

де с_в - середня теплоємність повітря при 1200 ⁰С, кДж/ (м ³· К);

кДж/К період.

Водяний еквівалент продуктів згорання за період нагріву насадки з урахуванням 5% втрат теплоти через кладку регенератора складає

(7.12)

где с_{п. з} - середня теплоємність продуктів згорання при 1500 ⁰С, кДж/ (м ³К).

кДж/К період.

Кількість теплоти, яка необхідна для нагріву повітря до 1200 ⁰С

(7.13)

кДж/період.

Кількість теплоти в перерахунку на дійсну температуру нагріву повітря в існуючому регенераторі, яка рівна 1165 ⁰С

(7.14)

кДж/період.

Температура продуктів згорання внизу насадок

(7.15)

Коефіцієнт теплопередачі в насадці регенератора визначимо по формулі

- коефіцієнт тепловіддачі від насадки до повітря, кВт/м²;

^/ - коефіцієнт тепловіддачі від продуктів згорання до поверхні насадки, ;

- тривалість періоду нагріву насадки, год.;

- тривалість періоду охолодження насадки, год.;

- коефіцієнт, який враховує нерівномірність нагріву цегли насадки;

- тривалість використання теплоти, акумульованої цеглою;

- теплоємність цегли насадки, кДж/кг⁰ С;

- обємна вага цегли, кг/м³;

- еквівалентна товщина цегли, м.

Коефіцієнт тепловіддачі від продуктів згорання до поверхні насадки для верхньої частини насадки визначаємо із виразу

(7.17)

Визначимо по

Визначаємо конвективний коефіцієнт тепловіддачі

(7.18)

де к - температурний коефіцієнт, який рівний 1,2;

Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі від продуктів згорання до поверхні насадки для верхньої частини насадки

.

Коефіцієнт тепловіддачі від поверхні насадки до повітря для нагріву регенератора

(7.19)

При малому вмісті СО₂ і Н₂О приймаємо:

(7.20)

Теплопровідність форстеритової цегли в тих же інтервалах температур рівна

(7.21)

Коефіцієнт температуропровідності цегли в умовах верху регенератора:

(7.22)

Критерій Фурє для визначення і :

По Фурє визначаємо и .

Тепловий опір цегли:

Коефіцієнт теплопередачі в насадці регенератора:

Визначення коефіцієнта теплопередачі внизу насадки

(7.25)

Приймаємо температуру поверхні насадки на 200 ⁰С нижче температури продуктів згорання внизу насадки:

Коефіцієнти теплопередачі випромінюванням визначаємо по графікам [1]:

Коефіцієнт тепловіддачі від продуктів згорання до поверхні насадки:

Коефіцієнт тепловіддачі від насадки до повітря:

де 0,78 - поправочний коефіцієнт для температури 50 ⁰С.

Теплопровідність шамоту в інтервалі температур низу насадки рівна:

(7.26)

Коефіцієнт температуропровідності:

при температурі 500⁰С, с_шам=1,09кДж/ (кг·К); =1800кг/м³;

Критерій Фурє:

По Фурє визначаєм и .

Тепловий опір цегли:

(7.29)

Коефіцієнт теплопередачі в насадці регенератора:

Розрахунковий коефіцієнт теплопередачі

(7.30)

Коефіцієнт ефективності рівний:

.

Температура підігріву повітря зверху регенератора

(7.31)

Звідси .

Обєм насадки

(7.32)

Висота насадки

(7.33)

Перепад температури нагріву повітря за період

Максимальна температура насадки

Отже, верхні ряди насадки повинні бути викладені з високоглиноземистої або форстеритової цегли.