ХОД РАСЧЁТА

Принимаем период полуцикла теплообмена:

Из заданного соотношения рассчитаем длину регенератора:

L =

Тогда площадь поперечного сечения камеры составит:

F = B * L = 6.66 * 5.6 = 37.3м².

Определяем удельное живое сечение насадки по формуле:

W = = = 0.444

Сечение для прохода продуктов горения (воздуха):

= F*W = 37.3*0.444 = 16.561 м²

Удельная поверхность нагрева [1]:

Форстеритовой части (система Каупер):

Ф_ф = = = 11.85

Шамотной части (система Сименс):

Ф_ш = + ,

где h = 0,115 - высота кирпича, м;

а = 0,025 - высота нижнего бокового уступа кирпича, м.

Ф_ш = + = 12,43

Количество тепла, полученное воздухом за полуцикл теплообмена:

ΔI_в = *τ*( - ) = 11,5*450*( - ) = = 1707804 ккал/пер.

где C''в и C'в - средняя теплоёмкость воздуха при постоянном давлении соответственно при температурах 1010 °С и 55 °С.

Количество тепла, выносимое продуктами горения в регенератор:

= *τ*(Ср)'п.г. -

где (Ср)'п.г. - теплоёмкость продуктов сгорания, определяемая как сумма

теплоемкостей долей данного газа в составе продуктов сгорания.

= *0,213 + *0,151 + *0,052 + *0.584 = =0.5671*0.213+0.4419*0.151+0.3668*0.052+0.3466*0.584=0.409ккал/м³

Теплоёмкости газов при tr=1550 °C находим из приложения, путем

интерполирования.

= 16,7*450*0,409*1550=4764134 ккал/пер.

Состав продуктов горения по высоте насадки. Принимаем, что суммарный

подсос воздуха на тракте насадки равен 20% от количества продуктов

горения входящих в насадку.

Принимаем, что форстеритовая и шамотная части насадки подсасывают

одинаковое количество воздуха.

Тогда количество воздуха, подсосанное форстеритовой частью насадки:

ΔV_форст = *0,1 = 16,7*0,1 = 1,67 м³/с,

шамотной частью насадки:

ΔV_шам = *0,1 = 16,7*0,1 = 1,67 м³/с,

В этом случае состав и количество продуктов горения за форстеритовой

частью:

= 18,37 м³/с

Состав и количество продуктов горения за шамотной частью, т. е. на выходе из насадки:

= 20,0 м³/с

Количество тепла, отданное форстеритовой частью насадки воздуху:

Δ = = = 569268 ккал/пер

Количество тепла, отданное шамотной частью насадки воздуху:

Δ = ΔI_в - Δ = 1707804-569268=1138536 ккал/пер

Количество тепла в продуктах горения после форстеритовой части насадки.

Принимаем, что регенератор теряет в окружающее пространство за счет те-

плопроводности через стены 10% тепла, идущего с продуктами горения, причем форстеритовая часть теряет 50% и шамотная часть - 50%.

= *0.95- Δ = 4764134*0.95-569268= 3956659 ккал/пер.

Количество тепла в продуктах горения после шамотной части насадки (на выходе из регенератора):

= ( -0,05* )- Δ = (3956659-0,05*4764134)-1138536= =2579916ккал/пер

Строим It диаграмму для продуктов горения. Для этого через определённые интервалы задаемся температурой и при каждом её значении определяем энтальпию продуктов сгорания, по их составу и табличным значениям составляющих компонентов.

Таблица 2.1 - Расчет энтальпии продуктов горения для форстеритовой насадки

Составляющие	Доля газа	Температура
1100 0С	1200 0С	1300 0С	1400 0С
i 1м3 газа ккал/м3	i доли газа	i 1м3 газа ккал/м3	i доли газа	i 1м3 газа ккал/м3	i доли газа	i 1м3 газа ккал/м3	i доли газа
СО2	0,194	593,56		655,92		719,6		782,6
Н2О	0,137	457,05		506,04		556,01		606,7
О2	0,066	391,93		430,56		460,56		508,7
N2	0,603	369,27		405,96		443,69		480,6
Σ	1,000	-		-		-		-

Таблица 2.2 - Расчет энтальпии продуктов горения для шамотной части

Составляющие	Доля газа	Температура
600 0С	700 0С	800 0С	900 0С
i 1м3 газа ккал/м3	i доли газа	i 1м3 газа ккал/м3	i доли газа	i 1м3 газа ккал/м3	i доли газа	i 1м3 газа ккал/м3	i доли газа
СО2	0,178	295,08		352,38		411,12		471,06
Н2О	0,126	230,4		273,14		317,2		362,52
О2	0,076	208,4		240,24		277,6		315,18
N2	0,62	192,3		234,59		261,44
Σ	1,000	-		-		-		-

Определяем энтальпию и температуру продуктов сгорания.

Энтальпия продуктов сгорания после форстеритовой части:

= = = 478,64 ккал/м³ (2003,58 кДж/м³)

По It -диаграмме это соответствует температуре = 1220 ⁰С

Энтальпия продуктов сгорания после шамотной части (на выходе из насадки).

= = = 286,7 ккал/м³ (1199,95 кДж/м³).

По It -диаграмме это соответствует температуре = 775 ⁰С

Энтальпия и температура воздуха на границе форстеритовой и шамотной частей насадки

= + = 15,5+ =235,5 ккал/м³.

По приложению А, методом интерполирования для полученного значения энтальпии воздух будет иметь температуру: = 702 ⁰С

Рассчитаем средний перепад температур форстеритовой части насадки:

= = = 530 ⁰С

Аналогично рассчитываем средний перепад температур для шамотной части насадки:

= = = 614 ⁰С

Скорость воздуха в насадке составит:

= - = 0,694 м/с

Скорость продуктов горения в насадке: На выходе в форстеритовую часть:

= = 1,008 м/с

На границе между форстеритовой и шамотной частями:

= = 1,109 м/с

На выходе из шамотной части (на выходе из насадки):

= = 1,208 м/с

Определяем коэффициенты теплоотдачи конвекцией для различных теп-

лоносителей. Для форстеритовой части насадки, выложенной по системе

Каупер, коэффициент теплоотдачи конвекцией определяется по формуле:

=0,74* ккал/(м²*час*град) или Вт/(м²*⁰С)

Дня шамотной части насадки, выложенной по системе Сименс (Т- образным кирпичом) коэффициент теплоотдачи конвекцией определяем по формуле Кисгнера:

=1,38* ккал/(м²*час*град) или Вт/(м²*⁰С)

где W0 - скорость соответствующего теплоносителя на данном горизонте,

м/с;

dэ - эквивалентный диаметр ячейки, dэ=0,15 м;

Т - абсолютная температура теплоносителя на данном горизонте, К.

Верх форстеритовой части:

Для продуктов горения

=0,74* = 9,08 ккал/м²*час*град

Для воздуха

=0,74* = 6,90 ккал/м²*час*град

Низ форстеритовой части:

=0,74* = 9,06 ккал/м²*час*град

Для воздуха

=0,74* = 6,44 ккал/м²*час*град

Верх шамотной части:

Для продуктов горения

=1,38* = 16,89 ккал/м²*час*град

Для воздуха

=1,38* = 12,01 ккал/м²*час*град

Низ шамотной части:

Для продуктов горения

=1,38* = 14,74 ккал/м²*час*град

Для воздуха

=1,38* = 9,15 ккал/м²*час*град

Определяем степень черноты продуктов горения по горизонтам насадки.

Для форстеритовой части, выложенной сплошными каналами по системе

Каупер эффективная длина луча, определится по формуле

=0,9*0,15=0,135 м.

Для шамотной части насадки эффективная длина луча определится по

формуле

,

Где -объём пустот 1м³ насадки, м³/ м³;

поверхность теплообмена нагрева;

- объём насадки;

= + = + =0.393 м³

=1 - 0,393=0,607 м³

= = 0,176 м.

Степень черноты продуктовгорения определяем по формуле

,

где - степень черноты СО2, приложение Б;

- то же Н2О, приложение В;

- поправочный коэффициент на совместное излучение Н2О,приложение В.

Степень черноты находим, рассчитав произведение парциального давления

данного газа на

Для верха форстеритовой части:

при = 1550 ⁰С, = 0,042,

при = 1550 ⁰С, = 0,025, β=1,15

Для низа форстеритовой части насадки:

при = 1220 ⁰С, = 0,053,

При той же температуре = 0,023, β=1,11

Для верха шамотной части насадки:

при = 1220 ⁰С, = 0,058,

При той же температуре = 0,028, β=1,11

Для низа шамотной части насадки

при = 775 ⁰С, = 0,065,

При той же температуре = 0,046, β=1,07

Определяем эквивалентную толщину кирпича.

Для форстеритовой части насадки, выложенной по системе Каупер

где - объем кирпича в 1 м³ насадки.

Для шамотной части насадки, выложнной по системе Сименс:

Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи отдельно для форстеритовой и шамотной частей насадки для верха и для низа каждой из них.

Для форстеритовой части насадки:

для верха насадки коэффициента теплоотдачи излучением от дымовых газов к насадке:

,ккал/м²*ч*град или Вт/(м²*⁰С),

где t_п.г. - средняя за период нагрева температура продуктов горения на входе в

насадку, °С;

t_п. - средняя за период нагрева температура поверхности насадки, °С;

q_л - лучистый поток тепла, кКал/м²-ч;

t_п и q_л, определяем из системы уравнений:

}