RECUPERATOARE DE CALDURA
Definitii.Clasificare.Consideratii generale. Recuperatorul este un schimbator de calduracare prezinta 3 caracteristici primcipale:
a)recupereaza o parte a caldurii gazelorce au rezultat prin arderea unui combustibil si care se evacueaza;
b)caldura recuperate foloseste la preincalzirea aerului de ardere sau a combustibilului gazos;
c)gazele de ardere care cedeaza caldura sunt separate de fluidul gazos ce primeste caldura printr-un perete metallic.
Dupa modul de transmitere al caldurii acestea se impart in 2 grupe:
recuperatoare convective,la care peste 80% din caldura se transmite °°°prin convectie
recuparatoare prin radiatie,la care cea mai mare parte din caldura se transmite prin radiatie.
Dupa modul de realizare a suprafetei de caldura recuparatoarele metalice pot fi:
Aceste recuperatoare ,in general, se confectioneaza din tevi de otel laminate,carbon obisnuit si mai rar din otel termoizolant.fluidul gazos preincalzit poate sa circule prin interior cat si prin exteriorul lor.acest tip de recuperatoare se foloseste la cuptoare pt. care temp. gazelor de ardere nu depaseste 600° C.In continuare se prezinta un recuperator din tevi de otel:
Diametrul tevilor este de 12-25 mmiar lung. este de 0.8-0.9 m.pt.a evita indoirea lor datorita dilatarilor termice.acest recuparator poate incalzi aerul pana la temp.de 250°C atunci cand temp.gazelor de ardere este de 500-600°C. schema de circulatie a aerului si a gazelor este in echicurant-curent incrucisat. Acest tip de recuperatoare se poate construi in diferite variante fct.de configuratia aparatului furnizorde caldura si de temp.la care se lucreaza.
Recuparatoare cu proeminente aciculare.
Acest tip de recuparatoare se executa din fonta,iar proeminentele au o forma aerodinamica acicularasi pot fi situate pe suprafata interioara in contact cu gazelle de ardere. Proeminentele maresc suparafata de incalzire si maresc turbulenta fluidelor gazoase ceea ce imbunatateste sensibil conditiile de sch.de caldura.alte proeminente sunt tipizate.
Recuparatoare cu placi.
Acest tip de recuparatoare se folos.ca preincalzitoarede aer in instalatiile de cazane, cuptoare tehnologice ,turbine cu gaze.
Recuperatoarele cu placi se executa din tabla de otel aliat cu Cu cu gros.de 2-4 mmsi dist.intre placi de 13-20 mmsi lungime de max.5 m.
Recuparatoare termobloc
Acestea se utiliz.in special la cuptoarele mici pt. forja,la care arderea nu se termina in cuptor,si la care alte tipuri de recuparatoare ar avea o duarata de functionare mai redusa.termoblocurile constau in 2 fascicule de tevi dispuse perpendicular,care sunt solidarizate intre ele prin intermediul unei carcase metalice in care se toarna fonta topita. Prin unul din fascicule circula gaze de ardere,iar prin celalalt aer ce se preincalzeste.
Calculul termic al recuparatoarelor
Acesta consta in determinarea suprafetei de incalzire S si a principalilor param.functionali si constructivi. Pt.un recuperator existent calculul consta in determ.temp.finale de preincalzire a aerului t'a sau a temp. gazelor de ardere la evacuarea din recuperator t'g. Supraf.de schimb de caldura se calculeaza cu rel.cunoscuta : Q=k* tm*S (W,kW)
Ecuatia de bilant termic pe recuperator se scrie sub forma:
Dg*(i'g-i'g)*η=Da*(i'a-i'a),unde
Dg este debitul gaze de ardere ce intra in recuparator(kg/s)
Da este debitul de aer preincalzit in recuperator)kg/s)
i'g,i g este entalpia gaze de ardere coresp.temp.de intrare t'g si temp. de iesire t'g din recuperator (J/kg,Kj/kg)
i'a,i'a este entalpia aerului corespunzatoare temp.de intrare t'a si de iesire t'a din recuperator(J/kg,Kj/kg).
este factor ce tine seama de caldura cedata de recuparator mediukui ambient.
Coef.global de transfer de caldura se calc.cu relatia:
Ka 1/ a p p+Sa g*Sg)) (W/ m²*°C)
Iar cand coef.se raporteaza la supraf.pe partea gazelor avem:
Kg 1/ g p p+Sg a*Sa)) (W/mp*°C),unde:
a este coef. De convectie pe partea aerului (W/m²*°C)
g este coef.de convectie pe partea gazelor de ardere(W/m²*°C).
p este coef.de conductibilitate termica a peretelui recuperateorului(W/m²*°C)
p este grosimea peretelui recuperatorului(m)
Regeneratoare de caldura
Acestea sunt schimbatoare de caldura la care supraf.de incalzire primeste si cedeaza caldura in mod periodic fara ca sa separe gazele de ardere de fluidul gazos care se reincalzeste. Regeneratoarele se clasifica dupa 3 criterii : a)dupa modul de functionare:
Cea mai larga aplicabilitate o au urm. regeneratoare:
Regeneratoare cu functionalitate intermitenta ce au umplutura fixa la cuptoare Siemens,cuptoare pt. topitea sticlei,furnale.
Regeneratoare cu functionalitate continua avand pat mobil cu bile ce pot furniza aer preincalzit(1750°C)
Acest calcul termic se bazeaza pe relatii de calcul stabilite experimental combinate cu relatii criteriale.
|
