«повышение эффективности нагревательных печей с возвратом тепла уходящих газов в цикл» для присвоения степени бакалавра по направлению

8.Расчёт металлических рекуператоров

При расчете коэффициента теплопередачи металлических рекуператоров в большинстве случаев можно использовать формулу для плоской стенки и пренебречь термическим сопротивлением стенки. При этом фор- мула (10.7) принимает вид
К_F = ₁₂ (₁ + ₂).
Значения коэффициентов теплопередачи должны быть приведены к одной поверхности (например, наружной).
Пересчет коэффициента теплоотдачи, Вт/(м²К), с внутренней поверхности к наружной производится по формуле
_1н = ₁ d₁/d_n+1. (10.8)
В металлических рекуператорах принимают следующие значения скоростей сред, приведенных к 0 °С и 101,3 кПа, м/с:

Продуктов сгорания ……………....................... 1,5…5,0

Воздуха:
в трубчатых рекуператорах:

в рекуператорах из игольчатых труб……………
в радиационных рекуператорах………….………
Газа:
в трубчатых рекуператорах:
при низком давлении газа…………………..........
при высоком давлении газа
(в случае установки инжекционных горелок)…..
4…10
15…30
3…5


5…20

Расчет металлических рекуператоров производят, используя графики, представленные на рис. 10.1.
При определении размеров рекуператора или температуры подогрева воздуха обычно не учитывают передачу тепла излучением от предрекуператорного пространства, так как передаваемое излучением количество теп- ла воспринимает весьма малая часть поверхности нагрева (первый ряд трубчатых или 1,0...1,5 калибра длины радиационных рекуператоров).
Температуру стенки, °С, конвективных рекуператоров рассчитывают по формуле
t_ст = t_в + (t_д - t_в). (10.9)
Значение коэффициента  определяют по рис. 10.2 в зависимости от отношения коэффициентов теплоотдачи на стороне воздуха (газа) и продуктов сгорания.



Рис. 10.2. График для определения коэффициента
При расчете радиационных рекуператоров температуру стенок определяют подбором, задаваясь значением температуры стенки и вычисляя тепловые потоки к этой стенке с дымовой и воздушной сторон. При правильно выбранной температуре значения тепловых потоков равны между собой.
При определении температуры стенки первых рядов труб или начального участка радиационных рекуператоров следует учитывать излучение предрекуператорного пространства. Температура стенки первого ряда труб будет при- мерно на 100 °С выше температуры, полученной по формуле (10.8).
Материал рекуператора выбирают в зависимости от полученной температуры стенки, а для радиационных рекуператоров – также в зависимости от напряжений в элементах конструкций.
Если температура стенки, полученная из расчета, выше, чем можно допустить для материала, из которого предполагают изготовлять рекупера- тор, то необходимо снизить температуру или скорость продуктов сгорания, предусмотрев разбавление их атмосферным воздухом или пропуская часть продуктов сгорания через байпас (англ. bypass – обвод).