Конвективные системы печей: процессы

Конвективные системы печей

Теплота в отопительных печах частично аккумулируется поверхностями топливника, воспринимающими её, в основном, в виде лучистой (радиационной) энергии. Другая часть тепловой энергии переходит в дымовые газы, направляющиеся, под действием тяги, в атмосферу. Использование теплоты дымовых газов – задача конвективных поверхностей печей.

Конвективными поверхностями называют поверхности, расположенные в газоходе и обогреваемые движущимся потоком горячих дымовых газов, которые отдают свою теплоту надтопочной части печи, в результате контакта со стенками каналов.

Газоход большинства печей представляет собой разветвлённую систему кирпичных каналов, которые формируют единый газовый тракт, начинающийся в дымоотводящем проёме топливника (хайле) и завершающийся в месте присоединения массива печи к дымовой трубе.

Совокупность дымооборотов, состоящая из соединённых между собой вертикальных и горизонтальных каналов, которые предназначены для аккумуляции теплоты отходящих газов, называют конвективной системой. Та часть печи, где расположена эта система, называется конвективной зоной.

При конструировании конвективной зоны, стремятся к тому, чтобы тепловая энергия дымовых газов использовалась оптимально, т.е., дымообороты должны аккумулировать теплоту отходящих газов таким образом, чтобы, поступая в атмосферу, их температура несколько превышала уровень, за пределами которого наступает конденсация газов и происходит интенсивное выпадение сажи в каналах.

 Для максимального использования теплоты отходящих газов следует развивать площадь тепловоспринимающих поверхностей конвективной зоны печи, путём увеличения числа каналов и протяжённости пути дымовых газов.

Передачу теплоты продуктов сгорания поверхностям конвективной системы называют процессом теплообмена.

Количественно теплообмен между поверхностью твёрдого тела и газообразной средой определяется уравнением Ньютона-Рихмана:
Q="βF(tг-tст), где
Q- тепловой поток, Вт;
F – площадь поверхности тепловосприятия, м2;
tг, tст- температура соответственно газа и стенок, °C;
β- коэффициент тепловосприятия, зависящий от условий теплообмена в печи: скорости газового потока, материала стенок каналов, шероховатости поверхностей, воспринимающих тепловой поток и т.п.

Процесс теплообмена во многом зависит от режима движения газов. Различают ламинарноеи турбулентноедвижения потоков дымовых газов.
При ламинарном движении, поток газов перемещается слоями, не перемешиваясь.

Весь поток газов, как бы, состоит из множества тонких струек, каждая из которых движется параллельно стенкам канала.

При таком режиме, передача от каждой струйки к стенке конвективной поверхности осуществляется, преимущественно, за счёт теплопроводности.

Однако воздух – плохой проводник теплоты. Следовательно, интенсивность теплообмена, при ламинарном движении газов, низкая.

Отсюда вытекает первое правилоконструирования конвективных систем печей: скорость движения потока должна обеспечивать турбулентность течения дымовых газов, что способствует интенсивному восприятию теплоты стенками каналов газохода.

При турбулентном движении, топочные газы интенсивно перемешиваются, образуя завихрения, благодаря чему, процесс теплообмена протекает значительно эффективней, по сравнению с теплообменом при ламинарном движении.

Главными факторами возникновения турбулентного движения являются:

скорость газовой среды;
количество твёрдых частиц в газовой среде;
сечение канала и шероховатость его поверхностей.

Скорость газовой среды, при её постоянном объёме, зависит от размеров сечений канала: чем меньше сечение, тем поток движется быстрее. Однако, при этом, возрастает сопротивление газохода движению газов.

На сопротивление также влияют протяжённость конвективной системы и наличие участков на пути продуктов горения, преодолевая которые, газы меняют своё направление или переходят из канала большего сечения в канал с меньшим сечением и наоборот.

Сопротивление движению газового потока, которое оказывают прямолинейные участки газохода, называют линейным, а препятствия, возмущающие поток, считают местнымисопротивлениями.

Линейные сопротивления зависят от качества кладки каналов, поэтому, толщина швов между рядами кладки не должна превышать 5 мм, а тепловоспринимающие поверхности следует тщательно выравнивать.

Местные сопротивления, в виде расширений, поворотов, сужений снизу или сверху должны иметь плавные очертания, т.к. внезапные изменения скорости потока приводят к выпадению сажи из дымовых газов и к увеличению сопротивления газового тракта.

Скорость дымовых газов определяют из уравнения
V="L/F, где
V- скорость потока воздуха, м/с;
L- объем дымовых газов, приведенный к температуре канала, м3;
F- живое сечение канала, м2.  

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
vizd.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: