Студопедия
Новини освіти і науки:
Контакти
 


Тлумачний словник






Проектування екранів, що відводять тепло

Екрани, що відводять тепло, являють собою зварені конструкції, по яких циркулює вода або повітряно-водяна суміш.

Схема екрану, що відводить тепло, приведена на рисунку 3.1.

Найбільш придатні розміри екрана: довжина 1,5-2,0 м, ширина – 1,0-1,5 м і товщина не менш 20-25 мм (приймається по діаметру труби, що підводить воду чи повітряно-водяну суміш до екрану).

Екрани встановлюють у зоні вікон печей, які треба відкривати для ведення технологічного процесу, на відстані 500-600 мм від гарячих поверхонь і на відстані 15-20 мм від зовнішніх поверхонь устаткування без вікон[1].

Екранування поверхні устаткування (наприклад, металургійних печей) повинне забезпечувати температуру зовнішньої поверхні екрана не вище 35 ºC у робочій зоні (але не нижче 20 ºС) і 45 ºC поза робочою зоною згідно ДНАОП 0.03-3.01-71 «Санітарні норми проектування промислових підприємств СН 245-71» і ГОСТ 12.1.005-88.

 

Рисунок 3.1 – Схема екрану, що відводить тепло

Умовні позначення на рисунку:

1 – вхідний штуцер;

2 – екран;

3 – вихідний штуцер;

4 – лабіринтові перегородки.

Максимальне нагрівання води в екрані не повинне перевищувати 10-15 º через можливість утворення накипу.

В звязку з тим, що екран розташовується на деякій відстані від стінки, тепло, передане випромінюванням екрану, сприймається водою цілком. Передача тепла від стінки до екрану конвекцією відбувається лише частково, тому що гаряче повітря в прошарку між екраном і нагрітою стінкою несеться нагору. При цьому шар води товщиною більш 20 мм затримує теплове випромінювання починаючи з довжини хвилі випромінювання 1,5 мкм.

При розрахунку виходили з теплового балансу

Qв = Qвип, (3.2)

де Qвип – кількість променистого тепла, що діє на екран, Вт;

Qв – кількість тепла, що відвела вода від екрану, Вт.

Qвип= qд-е·F·a, (3.3)

де qд-е – інтенсивність теплових випромінювань від джерела тепла до екрана, Вт/м2;

F – площа екрана, м2;

a – коефіцієнт поглинання інфрачервоних променів матеріалом екрана і водою (можна прийняти a = 0,9).



Интернет реклама УБС

Інтенсивність теплових випромінювань можна визначити за законом Стефана-Больцмана

, (3.4)

де C0 – коефіцієнт випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла (C0 = 5,67 Вт/(м2K4));

eпр – приведений ступінь чорності джерела випромінювання і сталевого листа екрана;

j – кутовий коефіцієнт, що враховує взаємне розташування джерела випромінювання й об'єкта опромінення (тобто екрана). Для умов установки екрана на стінці устаткування можна прийняти j = 1;

Tе – температура екрана, К;

Tд – температура джерела випромінювання з урахуванням її зростання при екрануванні на 20-30 %, K.

Згідно [2] приймають

Tд = 1,25×tд + 273, K (3.5)

де tд – температура джерела випромінювання до установки екрана, °С;

Tе £ 35 + 273 = 308 K (3.6)

Приведений ступінь чорності дорівнює

, (3.7)

де eд – ступінь чорності джерела випромінювання (гарячої стінки);

eе – ступінь чорності сталевого листа екрана.

Кількість тепла, яке необхідно відвести водою від екрану, можна визначити по формулі

Qв = G×c×(tвих - tпр), (3.8)

де G – вагова витрата води на екрані, кг/с;

с – теплоємність води (с = 4,19 кДж/(кг×K));

tвих – температура води на виході, (не більш 35 ˚C);

tпр – температура води на вході в екран (у теплий період року tпр приймають від 25 до 29 ˚C).

Необхідна вагова витрата води дорівнює

, кг/год (3.9)

З урахуванням щільності води rв об'ємна витрата води дорівнює

, м3/год (3.10)

Приймають щільність прісної води rв = 1000 кг/м3, а морський – rв = 1010-1050 кг/м3.

На трубопроводах, що підводять воду в екран, обов'язково установлюють фільтр.

При проектуванні екранів, що відводять тепло, крім розрахунку витрати води на екран також необхідно визначити:

– розміри екрана і трубопроводів (розміри трубопроводів вибирають по таблицях із стандартного ряду трубопроводів);

– гідравлічний розрахунок витрат тиску води в екрані (з урахуванням установки фільтрів);

– перевірка тиску цехової мережі Pмер на можливість подолання розрахованих витрат напору, тобто якщо Pвит > Pмер, те необхідно передбачити установку насоса на вході в екран.

Витрати тиску води складаються з витрат на тертя, на місцевих опорах і на фільтрі

, (3.11)

де Pвит – витрати тиску води, Па;

mтр – коефіцієнт втрат тиску від тертя (можна прийняти mтр = 0,03);

– сумарна довжина всіх каналів (секцій) екрана, м;

dк – приведений діаметр одного каналу (секції), м;

(3.12)

Fc – площа прохідного перерізу одного каналу екрана, м2;

rв – щільність води, кг/м3;

vc – швидкість води в каналі секції, м/с;

, м/с (3.13)

– сумарний коефіцієнт місцевих витрат. При повороті потоку води на 90° можна прийняти = 1,19 (для одного повороту на 90°). При повороті на 180° можна вважати, що

;

Pф – витрати напору на фільтрі (визначають по паспортним даним фільтра або по довідниках), Па.

З урахуванням витрат тиску в трубопроводах, що підводять воду до екрану, (приймають до 20 % від витрат в екрані) необхідний тиск дорівнює

, Па (3.14)

Можливі види екранів, що відводять тепло (додаток Б):

– сталеві водоохолоджувані екрани біля стін печей виготовляють з листової оцинкованої сталі товщиною 1,5-2 мм, а у відкритих вікон печей – з чорної сталі товщиною 6-8 мм;

– сталевий лист чи сітка із стікаючою водою;

– цепові завіси (однорядні чи багаторядні) із стікаючою водою;

– водяні завіси.

Екрани, що відводять тепло, ефективно поглинають теплові випромінювання у всьому діапазоні довжин хвиль (від довжини хвилі 1,5 мкм і вище), що є їхнім достоїнством.

Недоліки цих екранів:

– громіздкість конструкції, що не завжди припустимо за умовами виробництва;

– необхідність наявності трубопроводів, фільтрів і насосів для подачі води;

– необхідність підготовки води (зм'якшення, фільтрування і т.п.) для підвищення терміну служби екрана;

– порівняно малий термін служби екрана через відкладення накипу.

Тому ці екрани застосовують для екранування високотемпературних печей (доменних, сталеплавильних, нагрівальних і ін.).




<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
Проектування аерації | Проектування тепловідбивних екранів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:


 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.002 сек.