Гребенюк А.Ф.,
Коваленко Д.А. , Голубев А.В. О методах расчета регенераторов коксовых
печей. - УглеХимический журнал – 2006. - № 5-6
Регенераторы являются важными конструктивными элементами коксовых печей, предназначенными для повышения их теплотехнического коэффициента полезного действия путем нагревания до 1000-11000С воздуха и бедного отопительного газа, подаваемых в обогревательные каналы, за счет тепла продуктов горения, отводимых из вертикалов.
Особенность регенераторов как теплообменных аппаратов заключается в том, что процесс теплообмена между продуктами горения, насадкой и воздухом является нестационарным. В течение всего периода нагревания или охлаждения насадки ее температура, как и температура газов, непрерывно изменяется по высоте регенератора и во времени.
Точные методы решения многих задач нестационарной теплопроводности рассмотрены в работе А.В. Лыкова [1]. Однако применение этих методов для расчета регенераторов связано со значительными трудностями из-за сложной конфигурации элементов насадки и меняющихся по высоте и во времени граничных условий [2]. Поэтому на практике предпочитают применять упрощенные методы, которые сводят расчет нестационарного теплообмена в регенераторах к формулам, аналогичными для установившегося теплообмена в рекуперативных теплообменниках и дают достаточно точное приближение [3].
При изложение этих методов в учебной и справочной литературе должны формулироваться предпосылки и аналитический аппарат, позволяющие свести расчет регенераторов к использованию уравнений стационарного теплообмена, так как неосознанное применение предложенных формул приводит, как правило, к грубым ошибкам в расчетах. К сожалению, в имеющихся учебных пособиях по расчетам коксовых печей и процессов коксования [4,5], излагающих расчет регенераторов по методу Румпеля, отсутствует трактование сути этого метода, не оговорены условия его применения и, больше того, дается неправильное толкование физического смысла и размерностей отдельных величин, используемых в расчетах. В связи с этим считаем необходимым рассмотреть предпосылки и допущения, на которых основаны упрощенные методы расчета регенераторов.
Теплообмен в регенераторах характеризуется одним важным свойством: распределение температур в насадке периодически повторяется, так что температура в каждой данной точке колеблется периодически в одних и тех же пределах. Для повышения интенсивности теплообмена эти пределы стремятся, как можно более сузить. Чем больше тепловая емкость насадки и короче цикл, тем меньше будет амплитуда колебаний температур. Наблюдаемая периодичность распределения температур в насадке и небольшая амплитуда их колебаний позволяет заменить трудоемкий расчет нестационарного теплообмена в регенераторе приближенным, оперирующим средними во времени значениями температур насадки и газов – теплоносителей.
Гаузен предложил модель идеального регенератора, в котором насадка имеет бесконечно большой коэффициент теплопроводности в поперечном к направлению газового потока сечении и бесконечно маленький коэффициента теплопроводности в продольном направлении. В таком регенераторе в любой момент времени температура насадки в данном поперечном сечении будет одинаковой
…
Проведенный нами анализ показывает, что рассмотренные выше формулы Румпеля (14), Хаузена (17), Семикина – Гольдфарба (18) дают близкие значения поправки. Для расчета регенераторов коксовых печей предпочтение следует отдать последнему методу, более точно учитывающему условия теплообмена в них.
Библиографический список.