Конструкций рекуператоров

Рекуператоры для подогрева воздуха в печах. Основные особенности

Рекуператоры непрерывного действия

РЕКУПЕРАТИВНЫЕ ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

Лекция №4

Характеристики некоторых высокотемпературных теплоносителей

Таблица 1

Название теплоносителя Химическая формула Температура, °С
отвердевания кипения
Минеральные масла —   0¸15
Нафталин С10Н8 80,2
Дифенил С12Н10 69,5
Дифениловый эфир 6Н52 -
Дифенильная смесь 26,5% дифенила и 73,5% дифенилового эфира 12,3
Глицерин С3Н5 (ОН)3 –17,9
Кремнеорганические соединения (СН3С6Н4О)4 –(30¸40)
Нитритнитратная смесь 7% NaNO3+40% NaNO3+ Выше 550
    +53% KNO3        
Натрий Na 97.8

Если высокотемпературные теплоносители использовать при температурах ниже точки кипения, то в заполненном ими объеме теплообменного аппарата, так же как и при дымовых газах, избыточное давление может отсутствовать.

Основными требованиями, предъявляемыми к высокотемпературным теплоносителям, являются:

§ высокая температура кипения при атмосферном давлении,

§ высокая интенсивность теплообмена,

§ низкая температура отвердевания,

§ малая активность корродирующего действия на металлы,

§ нетоксичность, невоспламеняемость, взрывобезопасность,

§ термичеекая стойкость и дешевизна.

Наряду с высокотемпературными теплоносителями имеются низкотемпературные теплоносители и холодильные агенты, которые кипят при температурах ниже 0°С.

В настоящее время для охлаждения используется эффект эндотермической реакции или поглощения тепла при химическом разложении веществ. Например, при разложении 1 кг хлористого аммония NH4C1 на NН3 и НС1, которые превращаются в газ, поглощается 3300 кДж/кг. Эта величина почти в 1,5 раза превышает теплоту парообразования воды (2260 кДж/кг).

Конструкции современных рекуперативных теплообменных аппаратов поверхностного типа непрерывного действия весьма разнообразны. Поэтому ниже будут рассмотрены наиболее распространенные из них.

 

В зависимости от материала, из которого сделаны элементы рекуператоров, последние делят на металлические и керамические.

Металлические рекуператоры изготовляют из серого чугуна, углеродистой стали, а также из жаропрочных чугунов и сталей, хорошо противостоящих действию высоких температур. Преимущества металлических рекуператоров заключаются в следующем:

1. Компактность (по сравнению с керамическими)

Таблица 1
Тип рекуператора Усредненный коэф теплопередачи, Вт/м2×°С
Керамический 2,3¸9,7
Металлический при небольшой скорости движения воздуха 11,6¸19,8
Металлический при большой скорости движения воздуха 19,6¸31,4
Металлический при большой скорости движения воздуха, с выступами или ребрами 40¸58

Из данных, приведенных в таблице 1, видно, что коэффициент теплопередачи в металлических рекуператорах в 6¸8 раз выше, чем в керамических, т. е. при прочих равных условиях (одинаковые qв и tср) поверхность нагрева керамического рекуператора в 6¸8 раз больше металлического..

2. Отсутствие необходимости обязательного устройства боровов, так как металлические рекуператоры хорошо размещают на печах или около печей над уровнем пола цеха, а иногда и в печах.

3. Большая герметичность, особенно рекуператоров, в которых отдельные элементы соединены сваркой. Это дает возможность применять в металлических рекуператорах подогреваемый воздух (или газ) под большим давлением, а следовательно, подавать газо-воэдушную смесь в печи с более высокой скоростью, что обеспечивает возможность большей кратности циркуляции продуктов сгорания в рабочем пространстве печей и, как следствие, большую равномерность температур в нем; подогревать (в стальных рекуператорах) газ, что невозможно осуществить в керамических рекуператорах.

4. Возможность использовать тепло уходящих из печеи.газов со сравнительно низкими температурами (примерно 500¸600 °С, что значительно расширяет область их применения по сравнению с керамическими рекуператорами и регенераторами.

К недостаткам металлических рекуператоров относится небольшая их стойкость при высоких температурах, что обусловливает значительно меньший срок службы металлических рекуператоров по сравнению с керамическими и более низкий температурный предел подогрева воздуха.

В рекуператорах из нелегированного металла воздух игаз подогревают до 300¸350° С, в рекуператорах из жаропрочных сплавов — до 600¸800° С.

Элементы керамических рекуператоров могут быть изготовлены из шамота, карборунда и карбошамота.

Ценным свойством керамических рекуператоров является возможность надежной их работы в производственных условиях 'при подогреве воздуха до температур свыше 500¸700 °С. Однако следует отметить, что при температуре поступающих в рекуператор дымовых газов более 1300° С и повышенной их запыленности наблюдают зашлаковывание керамических элементов и резкое ухудшение работы рекуператора.

Керамические рекуператоры применяют в разном конструктивном оформлении, однако все они имеют существенные недостатки,

§ очень небольшая газоплотность, хрупкость. Хорошая газоплотность является необходимым условием для нормальной работы всякого рекуператора. Просачивание воздуха в дымовые каналы рекуператора Влечёт за собой понижение температуры дымовых газов, уменьшение тяги дымовой трубы, уменьшение температуры подогрева воздуха, снижение производительности печного агрегата. Газоплотность керамических рекуператоров настолько низка, что при продолжительной эксплуатации и давлении воздуха всего 98¸118 Па в рекуператорах иногда теряется до 40¸60% подаваемого в них воздуха.

§ относительно низкий' коэффициент теплопередачи,

§ громоздкость, практическая невозможность подогрева газового топлива и необходимость устройства боровов.

Указанные недостатки значительно сужают область применения керамических рекуператоров.

Сопоставляя преимущества и недостатки работы металлических и керамических рекуператоров, следует отметить, что замена вышедшего из строя металлического рекуператора требует нескольких часов, а керамического несколько дней или недель.

Перечисленное выше позволяет сделать вывод, что керамические рекуператоры целесообразно применять только для подогрева воздуха до температур выше 600¸700° С. При подогреве до меньших температур наиболее рационально подогревать воздух в металлических рекуператорах.