Предварительное определение поверхности нагрева насадки
Тепло, затраченное на нагрев воздуха
QB = VB (iкв - iнв)tв = 95×(1800-262)×1800 = 368×106 кДж/цикл.
Среднелогарифмическая разность температур
Dt = [(1647 - 1350) - (250 -200)] /ln((1647 - 1350)/(250 -200)) = 138,6 °С.
Примем скорость дыма равной wд0=2,0 м/с. Скорость воздуха при нормальных условиях будет равна
wв0 = wд0Vв /Vд = 2,0 ×95/22,44 = 8.47 м/с.
Средние за период температуры дыма и воздуха
tд = (1647 + 250)/2 = 948.5°С; tB = (1350 + 200)/2 = 775°C.
Средние температуры верха и низа насадки в дымовом и воздушном периоде и за весь цикл
tдверх = (1647+948,5)/2 = 1298°С; tдниз = (948,5+ 250)/2 = 599°С;
tвверх = (1350+775)/2 = 1062,5°С; tдниз = (775+ 200)/2 = 487,5°С;
tверх = (1298 + 1062,5)/2=1180°С; tниз =(599+487,5)/2 = 543°С.
Находим коэффициенты теплоотдачи для верха и низа насадки.
Для определения коэффициента конвективной теплоотдачи воспользуемся графиком Nu = f(Re) (для насадки из блочного кирпича с вертикальными выступами и горизонтальными проходами).
Принимая, что воздуходувка подает воздух под давлением р=354,5 кПа, найдем действительную скорость воздуха по формуле
wв = wв0Тв /Т0 ×(р0/р)
где р0= 101,3 кПа и Т0 =273 К.
Действительная скорость дыма wд = wд0Тд /Т0, м/с.
Заимствуя значения коэффициентов теплопроводности lв и кинематических коэффициентов вязкости nв воздуха из приложения, необходимо учесть, что вязкость газов обратно пропорциональна давлению. Поэтому заимствованные из приложения значения вязкости необходимо разделить на 354,5/101,3=3,5.
Коэффициент теплоотдачи излучением находим по графику с учетом поправочного коэффициента. Результаты расчетов представлены в табл. 1.
|
|
|
Теплофизические параметры кирпича насадки определяем по формулам, заимствованным из приложения
Динас Шамот
ср, кДж/(кг×К) 0,87+0,193t 0,865+0,2t
l, Вт/(м×К) 1,58+0,00038×t 1,04+0,00015×t
Для выбранного типа насадки
f1 = 38,1 м2/м3; f2 = 0,2925 м2/м2 и v = 0,7 м3/м3.
Таблица 1
Коэффициенты теплоотдачи для верха и низа насадки
| Расчетная формула, источник | Beрх | низ | |||
| Параметр | дым | воздух | дым | воздух | |
| Средние за период температуры дыма и воздуха, °С | |||||
| см. текст | 1298 | 1062,5 | 599 | 487,5 | |
| Коэффициент теплопроводности l× 102, Вт/(м×К) | Приложения III и IV | ||||
| 13,58 | 8,52 | 7,54 | 5,85 | ||
| Кинематический коэффициент вязкости n×106 м2/с | » | 245,0 | 56,8 | 93,6 | 22,3 |
| Определяющий диаметр канала, d м | Табл. | 0,031 | 0,031 | 0,031 | 0,031 |
| Действительная скорость дыма и воздуха, м/с | См. текст | 11,35 | 10,05 | 6,45 | 5,7 |
| Критерий Рейнольдса | Re = wd/v | 1440 | 5490 | 2130 | 7910 |
| Критерий Нуссельта | Рис. | 9,55 | 39,9 | 15,8 | 52,5 |
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией aконв, Вт/(м2×К) | Nu×l/d | 41,4 | 109,0 | 37,8 | 97,5 |
| Коэффициент теплоотдачи излучением aизл, Вт/(м2×К) | Рис. 54 | 18,0 | - | 5,0 | - |
| Суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К) | aконв + aизл | 59,4 | 109,0 | 42,8 | 97, 5 |
|
|
|
Эквивалентную полутолщину кирпича находим по формуле
Sa = v/f1 = 0,7/38,1 = 0,0184 м.
Найденные значения теплофизических параметров сводим в табл. 2.
Поскольку полученные значения коэффициента аккумуляции тепла hк > 1/3 вся масса кирпича принимает участие в процессе аккумуляции тепла. В этом случае нет необходимости уменьшать его толщину и можно принять x = 5,1 для низа насадки x=2,3 для верха.
Таблица 2
Теплофизические параметры материала насадки
| Параметр | Расчетная формула | Верх (динас) | Низ (шамот) |
| Средняя температура насадки, °С | См. текст | 1180 | 543 |
| Объемная плотность r, кг/м3 ..... | 2000 | 2025 | |
| Коэффициент теплопроводности, l Вт/(м×К) | » | 1,935 | 1,123 |
| Теплоемкость, ср, кДж/(кг×К) | » | 1,329 | 1,093 |
| Коэффициент температуропроводности, а, м2/с | l/ср×r | 7,279×10-7 | 5,07×10-4 |
| Критерий Фурье Foå | а×tå/S2э | 22,0 | 14,7 |
| Коэффициент аккумуляции hк | Формула (126) | 0,942 | 0,911 |
|
|
|
Теперь можно найти значения суммарных коэффициентов теплоотдачи от дыма к воздуху: для верха насадки
cверх = 1/(1000/59,4×7200 + 1/3×0,0184×1000/1,935×(1/7200 + 1/2520) + 1/0,0184×2000×1,329×2,3) + 1000/109×2520) = 60,04 кДж/(м2×К),
для низа насадки
cниз = 1/(1000/42,8×7200 + 1/3×0,0184×1000/1,123×(1/7200 + 1/2520) + 1/0,0184×2025×1,093×5,1) + 1000/97,5×2520) = 66,5 кДж/(м2×К),
Средний для всей насадки
c = 0,5 (cверх + cниз) = 0,5 (66,5 + 60,04) = 63,27 кДж/(м2×К).
Поверхность нагрева находим по формуле
F = 368×106 / 63,27×136,5 = 42610 м2.
Объем насадки
V = 42610/38,1 =1118 м3.
Площадь поперечного сечения в свету
w = 80812/3600×2,0 = 11,22 м2.
Общая площадь поперечного сечения насадки
W = 11,22/0,2975 = 37,7 м2.
Высота насадки Н =V/W = 1118/37,7 = 29,6 м.
Уточняем изменение температуры воздуха за время воздушного цикла. При Vв = 95 м3/с водяной эквивалент (теплоемкость) потока воздуха равна
Wв = Vв×(iкв - iнв)/(tкв - tнв) = 95×(1800-262)/(1350-200) = 127 кВт/К,
Теплоемкость насадки
Cн = с×r×F×Sэ = (1,323+1.093)/2 × (2000+2025)/2 ×42610×0,0184 =
|
|
|
,18×106 кДж/К.
При Vд = 80812 м3/ч (22.44 м3/с) теплоемкость (водяной эквивалент) потока продуктов сгорания
Wд = Vд×(iкд - iнд)/(tкд - tнд) =
,44×(2760-362)/(1647-250) = 38,52 кВт/К,
Wв×tв/ Wд×tд = 127×0,7/38,52×2,0 = 1,15,
c×F/( Wв×tв) = 62.27×42610/(127×0.7×3600) = 8.29
По графику на рис. находим значение коэффициента mв=1,65 и рассчитываем значение условной постоянной времени воздушного периода
Тв = 1/(0,82× Wв×h× mв / c×r×F×Sэ + 324/tв) =
/(0,82×127×1,0×1,65 / 2,18×106 + 324/2520) = 10440 с (2,9 ч).
Дата добавления: 2021-04-24; просмотров: 70; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!