Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
Для дымовых газов среднего состава можно принять:
Рг = 0,64 - 0,1(0, - 0,4), 0, = 7/1000,
332
X = 0,47 + 0,086(0, - 0,4) + 0,0016(0, - 0,4)2,
v-106 = 57,8 + 160(0, - 0,4) + 40(0, - 0,4)2.
Коэффициент ат сравнительно мало уменьшается с ростом температуры. Влияние скорости потока значительно сильнее.
Рассмотрим связь числа Рейнольдса с исходными параметрами. Вначале вычисляется теоретический объем продуктов горения при нормальных условиях. Для всех твердых топлив, кроме сланцев,
п Op+34 92Wp
К = 0,245 — +
1000
100,
где QJ — низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг; W9 иАр—влажность и зольность рабочего топлива, % (масс.).
При сжигании сланцев, нефти и мазута
у1°=о,2ще’+77-04№Р.
1000
При сжигании природного газа с учетом влаги
V? = 0,2818-^- + 0,4.
1000
С учетом избытка воздуха а0 объем продуктов сгорания увеличивается:
Vr=Vr°+A 0,-1).
Для всех видов твердого и жидкого топлива
к° =0,262^-+25^'
1000
а для газообразного топлива
ПР
V =0,2621
1000
Фактический объем продуктов сгорания в условиях печи вычисляется по формуле
у _у Т 1,01310s
ГТ0 Р — Ар ’
333
де Р и Ар — барометрическое давление и разрежение в печи, Па; Т0 = 273 К,
Среднемассовая скорость вычисляется по формуле
_ 4V
w =------------,
(1 - x?)nD
де *Р — коэффициент заполнения. Коэффициент кинематической вязкости тродуктов сгорания находится по формуле, записанной выше.
Непосредственное использование формулы аю дает заниженные коэффици-:нты теплоотдачи. Она не учитывает шероховатость поверхности теплообме-ia. Кроме того, турбулентный поток можно считать установившимся лишь на !есьма удаленных от входа участках трубы ((L/Dэ) > 30-50). Вращающиеся ючи алюминиевой промышленности в этом случае оказываются короткими.
В практических расчетах интенсификацию теплообмена определяют с помощью коэффициента усиления числа Нуссельта Nu = xFNu(|. Рассмотрим вход-юй участок обычной трубы с незапыленным потоком. Коэффициент *Р мак-:имален на входе в трубу и постепенно уменьшается до единицы, причем его начения умеренны. Установлено, что кривая *Р(Х) зависит от шероховатости юверхности теплообмена, начальной турбулизации потока, наличия в потоке реды взвешенной фазы и ряда других причин. Перечисленные факторы со-:раняются в действующих печах с факелом. Вместе с тем факел существенно сличается от обычных сред по структуре потока и физическим свойствам, ак как сильное влияние оказывают процессы горения, приводящие к резкому вменению удельного объема среды, а также тепловые потоки, порожденные [еоднородностью температурного поля. В случае факела кривая ?(?) имеет [ругой вид, и ее уровень значительно выше такового при обычном течении шдкости.
Согласно работам ВНИИ металлургической теплотехники (ВНИИМТ), проеденным на опытной огневой модели в виде цилиндрической камеры с коак-иальными струями, факел при расширении достигает стенки камеры нарассто-нии L, = c(D - d), где d — диаметр воздушной фурмы, с — эмпирический оэффициент. В этом месте начинается зона рециркуляции продуктов горе-
!ИЯ.
Для вращающейся печи можно принять Z, = 4,2(Z) - d-H), где Н—толщина егмента слоя в диаметральной плоскости. Установлено, что коэффициент 'F остигает максимума на расстоянии Lm = 0,67L, от среза горелки. Появление [аксимума можно объяснить уменьшением в данном месте толщины погра-ичного слоя в результате дополнительной турбулизации потока среды благо-аря встречному движению среды в зоне рециркуляции. Это возмущение по-ока распространяется дальше по движению факела в печи. Поэтому за мак-имумом коэффициент 'Р уменьшается плавно и непрерывно.
34
Путем обработки опытных данных, опубликованных в работах ВНИИМТа, получена аппроксимационная формула:
? = 1 + exp(-0,07Z) + 0,18Z3exp(-0,3Z,).
Здесь L — расстояние от среза горелки, м; коэффициент *Р достигает максимального значения при Ьт= 10 м.
Если задать производительность печи по готовому продукту G (кг/с), удельный расход топлива у (кДж/кг продукта), теплотворную способность топлива QJ (кДж/нм3), то расход газа на печи
v=gj/q:.
С использованием записанных выше формул объема продуктов сгорания на единицу топлива при численных данных: QJ = 35,59 МДж/нм3, G = 6 кг/с; у = = 5,86 МДж/кг, Т = 1900 К, р = 50 Па, D = 3 м, ф = 100°, а0 = 1,15 — получено: w= 11,5 м/с, Re = МО5.
Все среды вращающихся печей цветной металлургии значительно запылены, что заметно усиливает конвективный теплообмен. Согласно Р. А. Бахтио-зину и 3. Р. Горбису, коэффициент усиления числа Нуссельта только за счет запыленности потока в вертикальной гладкой трубе без учета радиационной составляющей можно вычислить по формуле
У. = 1 + 6,7Re~°’3ReT~°’33(cT/ср)ц,
где Re = wDJv; ReT = wdjv; с/ — диаметр частиц; сис — весовые теплоемкости твердой и газовой фаз; ц = GJGT\ GT и Gr — весовые расходы твердой и газообразной фаз, кг/с. Остальные обозначения общепринятые.
Формула со средней погрешностью 17 % справедлива при Re = (7 - 65)-103; Re = 5 - 300; 0,84 <с /с < 1,03; ц = 0-32; D Id = 12-133; Dud изменились в
т ’ ’ тр,,г 5ЭТ э т
2,75 и 15 раз.
