Recuperator de Căldură

Să se proiecteze un recuperator de căldură destinat preincălzirii aerului de combustie, la un cuptor industrial, prin recuperarea căldurii din gazele arse evacuate.

Date de proiectare.

1. tipul funcţional de recuperator- recuperator de tip convectiv

2. tipul constructiv al recuperatorului- recuperator metalic cu fascicul de ţevi

3. debitul de combustibil- ;

n=11

4. tipul combustibilului:- gaz natural STAS 3317/87

-puterea calorică:

5. compoziţia volumică a combustibilului: -97.6%

-0.5%

-0.5%

-0.4%

-1%

6. coeficientul excesului de aer: λ=1.2

7. temperatura gazelor de ardere la intrarea în recuperator:

8. temperatura aerului la intrare în recuperator:

9. temperature de preîncălzire a aerului:

1. Memoriu tehnic

1.1. Obiectul proiectului.

Obiectul proiectului il constituie proiectarea unui recuperator de caldura de tip convectiv destinat preancalzirii aerului de combustie la un cuptor industrial prin recuperarea caldurii deseu rezultata din procese energetice sau energo-tehnologice.

1.2. Caracteristici tehnice:

Recuperatorul are urmatoarele caracteristici tehnice.

I. Sarcina termică:

II. Suprafata de schimb de caldura:

III. Debitul de agent cald (gaze de ardere):

IV. Debitul de agent rece (aer):

V. Temperatura agentului cald la intrare in recuperator:

VI. Temperatura agentului rece la intrare in recuperator:

VII. Temperatura aerului cald la iesirea din recuperator:

VIII. Temperatura agentului rece la iesirea din recuperator:

1.3. Descrierea constructivă şi funcţionarea recuperatorului.

Recuperatorul proiectat este un recuperator de tip convectiv, iar transmiterea căldurii de la gazele de ardere la suprafaţa de schimb de căldură se face în proporţie de circa 80%, astfel sunt necesare viteze de circulaţie relativ ridicate care să asigure valori mai mari coeficienţilor de convecţie.

În recuperatorul proiectat gazele de ardere circulă în interiorul ţevilor, iar aerul circulă la exteriorul acestora. Schema de curgere este de tipul echicurent, cu treceri multiple ale aerului, ceea ce asigură preîncălzirea aerului la temperatura de 400÷450°C, daca temperatura gazelor la intrare în recuperator depăşeste 600°C.

Datorită temperaturii înalte această construcţie necesită materiale speciale termorezistente şi de tip elastic pentru nu a împiedica dilatările termice. Ţevile folosite sunt laminate, realizate din oţel mediu aliat, la fel fiind şi materialul pentru placa tubulară. Fasciculele de ţevi sunt fixate la ambele capete prin sudare în plăci tubulare şi o carcasă în care se introduce întreg asamblul al fasciculului de ţevi.

Diferenţa dintre dilatarea mai pronunţată a fasciculului de ţevi aflat la temperaturi mai înalte şi cea a carcasei exterioare aflată la temperaturi mai joase este preluată de compensatorul de dilatare.

Etanşeitatea la partea inferioară este asigurată de închizătorul de nisip, dispozitiv care permite şi dilatarea fasciculului de ţevi.

Aerul insuflat cu ajutorul unui ventilator, prin racordul de intrare aer, traversează fasciculul de ţevi prin care circulă gazele de ardere, se preâncălzeşte şi iese prin racordul de ieşire aer preâncălzit, de unde este condus pentru a fi utilizat la alte procese tehnologice.

1.4. Aspecte ergonomice, estetice şi de protecţia muncii.

Eventualele accidente ce s-ar putea produce sunt destul de reduse din punct de vedere al relaţiei dintre regimul de funcţionare al instalaţiei de recuperare a căldurii, asta dacă se respectă regulile de exploatare, supraveghere.

Deoarece este o instalaţie care funcţionează la temperaturi înalte, principalele condiţii a securităţii muncii, eficienţei estetici şi durabilităţii este o cât mai bună izolare termică. Izolarea la exteiorul carcasei metalice a recuperatorului este executată din patură de vata minerală. Conductele de transport a aerului încalzit trebuie asigurate împotriva pierderilor de caldură şi pentru a evita contactul muncitorilor cu acestea prin izolaţii de tipul umpluturilor de pâslă (vată) minerală, cu plâsă rabitz la exterior.

Un nivel de siguranţă al muncii mult mai ridicat se poate realiza prin evitarea contactului direct cu părtile încalzite a instalaţiei şi stabilirea unui regim de mentanţă în afara peroadelor de funcţionare.

Din punct de vedere estetic şi ergonomic se va încerca realizarea unui recuperator de căldură convectiv cât mai compact şi a cărui formă să fie cât mai apropiată de cea a unui cub, astfel încât să se poată interveni cu uşurinţă pentru remedierea unor probleme în timpul funcţionării şi întreţinerea acestuia cât mai uşoară.

Tot odată prin proiectarea acestuia se încearcă reducerea dimensiunilor pentru ca suprafaţa ocupată de acesta să fie cât mai redusă şi folosirea spaţiului economisit în alte scopuri.