Регенеративні насадки

Читайте також:

1. Закінчення рідини через насадки
2. Закінчення рідини через отвори, насадки
3. РОЗРАХУНОК НАСАДКИ РЕГЕНЕРАТОРА
4. Регенеративні підігрівачі
5. Регенеративні теплообмінники

Розміри цегли, з якої роблять насадку, наприклад її товщина, а також розміри, що характеризують взаємне розташування цегли в насадці (наприклад, величина комірки), нарешті форма цегли та їх загальне компонування повинні забезпечувати:

1) максимальну тепловіддачу в одиниці об'єму насадки;

2) тривалість терміну служби насадки;

3) мінімальні витрати на спорудження.

Осередком називають найвужчий прохід для газів (в горизонтальній площині дотику цегли). Зазвичай клітинки квадратні, тому їх розмір позначають двома однаковими цифрами, наприклад, 120х120 мм.

Найпростішу насадку Сіменса викладають із звичайної цегли. Як видно на рис.4, а цегла кладуть горизонтальними рядами на ребро.

Рис 4. Регенеративні насадки:

а - Сіменса колодязями; б - Петерсена; в - Каупера гладкими каналами; г - брускова

На рис.4, а зображена насадка колодязями – всі осередки розташовані по одній вертикалі і утворюють як би колодязь.

Якщо комірки змістити одну щодо іншої на півкроку, то вийде насадка в розбіжність або шахова. Однак її використовують рідко, оскільки вона сильно заноситься пилом.

Насадка Петерсен трохи відрізняється від насадки Сіменса; її викладають із спеціальної цегли рис.4, б з уступами, що фіксують положення цегли при кладці.

Брускову насадку рис.4, г викладають як і дві попередні, але із спеціальної, так званої брускової цегли квадратноїперерізу.

Насадка Каупера зовсім іншої конструкції і, як видно з рис.4, у її поверхню нагріву є суцільні вертикальні колодязі. Горизонтальні поверхні цегли стикаються і в теплообміні не беруть участі.

Насадка створює своєрідні умови потоку газів. Наприклад, насадка Сіменса, Петерсена та особливо брускова сильно турбулізують потік газів та інтенсифікують теплопередачу конвекцією. Тому відомі формули для труб не можуть дати при розрахунку задовільних результатів і регенеративні насадки необхідно досліджувати як самостійний об'єкт конвективного теплообміну.

Для цих насадок було отримано формулу

Nu = A * Re n (1)

де Re визначають за розміром цегли і дійсної швидкості газів у вузькому перерізі насадки.

Для насадки Каупера із суцільними гладкими каналами було отримано формулу

aк = 0,021(lт/0,045)Re 0,8 вт/(м 2 град) (2)

де lт - Коефіцієнт теплопровідності газу, вт / м * град).

Дослідження показали, що розмір комірки дуже слабко впливає величину конвективного коефіцієнта теплопередачі.

Як показав досвід, вже в 8-му ряду від входу газів у насадку теплообмін стабілізується. Для цього ряду таблиці 2 наведені значення коефіцієнтів A і n в рівнянні (1) для різних регенеративних насадок.

Значення коефіцієнтів А та n

Тип насадки	Розмір комірки, мм	А	n	Значення критерію Re
Сіменса суцільними каналами	165х165 120х120 50х50	0,2 0.193 0,045	0,61 0,62 0,78	600-13500 650-15000 900-18000
Петерсен 1 полиця 20 мм) Петерсен 2 (з полицею 40 мм і зменшеною висотою)	120х120 120х120	0,034 0,025	0,79 0,8	650-17000 2000-17000

продовження таблиці 2

Тип насадки	Розмір комірки, мм	А	n	Значення критерію Re
Брускова	120х120	0,072	0,74	550-14000
Сіменса, шахова насадка	120х120	0,149	0,68	650-16500
Каупера	Будь-якого розміру при	0,02¸0,018 0,046	0,8 0,8	Re>4500 Re=2500¸
З блочного цегли з горизонтальними проходами та вертикальними виступами d=0,031 (рис.2,в)	45х45	0,035	0,8	2240-18000
З блочного цегли з щілинними каналами і горизонтальними проходами d = 0,043 (рис.2, г )	125х25	0,022	0,8	4000-14000

Як визначальний розмір d для насадки Каупера приймаємо розмір комірки, а для насадок Сіменса, Петерсена та брускової – еквівалентний діаметр найменшого поперечного перерізу цегли.

де wк - площа найменшого поперечного перерізу цегли, м 2;

Пк - периметр того ж перерізу цегли, м.м.

Для насадки з блочного цегли з горизонтальними проходами рис.2.в, г) значення d наведено у таблиці 2.

Для насадки Каупера при відношенні використовується формула

(3)

де Н – висота насадки.

Як видно з рис.5, найкращий коефіцієнт теплопередачі av забезпечує брускова насадка, що пояснюється наявністю найбільшої кількості горизонтальних щілин по її довжині, що турбують потік. Насадка Петерсона 2 (сплющена по висоті) незважаючи на сильно розвинену поверхнюнагрівання рис.6 дає знижений порівняно з насадкою Петерсона коефіцієнт теплопередачі 1 av.

Рис.5 Значення об'ємних коефіцієнтів теплопередачі конвекцією різних регенеративних насадок (wo=1 м/с, температура газів 1200 про З)

Рис 6. Питома поверхня нагріву Н регенеративних насадок залежно від розміру осередку: b – товщина цегли, мм

Це пояснюється близькістю горизонтальних поверхонь, що слабо обдуваються газами, і, отже, не беруть активної участі в теплопередачі, а також тим, що вузькі горизонтальні щілини слабо турбулізують потік газів.

Найменше значення av дає насадка Каупера з гладкими каналами, тому що в ній відсутні турбулізуючі газовий потік елементи.

Там, де небезпека забруднення невелика, найефективнішою є брускова насадка.

Проте остаточний вибір насадки визначається як рівнем теплопередачі у ній, а й інших умов. Наприклад, насадка Сіменса споруджується швидше, ніж брускова, тому що треба менше класти ряди цегли. У насадці Петерсона, крім того, самою ж цеглою фіксується при кладці розмір комірки.

---