автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Тепло-массообмен в форсуночных теплоутилизаторах при использовании высокоэнтальпийных воздушных выбросов

ШЖШС?га! ОРДЕКЛ ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗЙЛ!.П2В1 Ш!ШЯ1ЕР1К>-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ им. К. В. КУЯБШИЗА

на правах рукописи

Дурье Лев Аркадьевич

ТЕПЛО-МЛССОСЕМЕН В ФОРСУНОЧНЫХ ТЕШЮУТИЖЗАТОР.'и ПРИ И(Ш0ЛЬ30ВАИМ ВЖХЖШНТАЯЬГОШШ ВОЗДУШНЫХ ВЫБРОСОВ

Специальность 05.23.03. Теплоснабжение, вентиляция,

, о

кондиционирование воздуха, газоснабжение и освев»еииа

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1991

' Работа Bi4r/ojuiuHa в Государственно» нрошстпсм и иаучно-йдадовательскш iii^ci>txyro Салх^кШиицэоолт.

ftauA руииюд^гель - каад>1да^ хехлхчес;шх нцук

ст. научльй сотрудник Сенатов И. Г.

«ролы^ыо ошожлггы - доктор технических наук

Поз М.Я - кандидат технических каук Петров 1Е

организация - Г1Ш - 1 -

Зо

Задяга еостияхея " ¿g " 109^ г. в J.-5 часов

заседании специалнзкроваштго совета Д D53.11.07 при Московском ашзрко-c-xpoiriOja.Huu дыпдауто tat В. Е. КуЯСызеза ш адресу: 125337, Цосква, Я{х^с.'кшс1«х; иессе, 26, ауд. С диссортацмвй шю ознакомиться и бийлиотоке института Просим Вас принять участке в заахав и направить Baa отзыв адресу: 129337, Jiccicea., Ярославское шссе, ¿5, Ш'.СИ В. В. КуЛСъсюва. Ученый Совет

Автореферат разослан" " _ 199 г.

Учения серетарь ¡ьршлизированного совета, ггор техшчеоак наук

Хаьанав IL А.

л

i

■J

СШАЯ ХАРАКТБРИСПЖА РАБОТЫ Актуальность работ«. Задача жлользоваюа теплоты вторичкья знергоросурсов (ВЭР) является одной из состашш частей расчмтанной на длитгыгую перспективу Энергетической програм-ш.^цель которой состоит в ревенни проблем полного, надешюго м эф фоктиЕлого удовлетворения энергетических потребностей страны. Одшс из источников ЮР являются воздушше вбросы систем обцеобменной i местной вытяжной вентиляции лромыаленных предприятий.

Так например, ка отделочных фабриках текстильных предприяти значительное количество теплоты тратится на пропарку и высуиткиок тканей, при этом больная часть затраченной энергии переходит к воздуху, удаляемону от технологического оборудования, параметры и расходы которого значительно превосходят аналогнчнье характеристики вы тяжного воздуха об^есСменной вентиляции. Поэтог<у, в рассматриваемо! случае, в качестве источшсгов ВЗР в первую очередь целесообразно использовать воздушше выброси систем местной шггяиной вентиляции о технологических машш (параметры выбросов: температура 50 - 80 'с, энтальпия - 200 - 590 кДк/кг), а в качестве потребителей теплоты -систему для нагрева вода на нужды технология, в имду совпадения ] начбольией степени режимов их работы. В качества трансформаторов энергии целесообразно применение контактного утилизатора в вида вер тикального протизоточного форсуночного аппарата, оснащенного форсун ками с большими проходкъаот отверстиями, обладавшего повыаенньын, ге сравнении с други« типши теплообменников, зюсгаугтациошзддо характеристиками при достаточно высокой теплотехнической эффективности.

Цель и задачи работы. Целью дкссертациозпюй рг боты являются: исследование процессов тепло-шссообгкна кекду высок* энтальпийными воздуишми вибросамн и водой, дксдертарокппюй цегегро-беткныни форсунками в вертикальных противоточных аппаратах; нахокде ние наиболее рациональных схемных решений и резав,job работы аппарата, применительно к условиям отделочных фабрик текстильных предприятий;

определенке расчетных зааисшостей и разработка методик расчета как отдельно взятого аппарата, так и систем утилизации в целом.

Цель достигается путем риаекня комплекса вопросов, связанных: с рацданальнь»! выбором кеточитов, потреонгаяей и трансформаторов энергии и увязкой их а едакуга систему; нахождением оптимальных соот-косений основных KmcrpyscraBswt хармсгериетик вертсалыюго противо-■ШЧ1ШГО форсуночного аппарата (утилизатора); проведением экспердовн-талькьк ^¿ссгюдованкй опытдаго образца и рэзрайотокоЯ нетоднк расчета как утилизатора, так и систем утилизации в целом.

Научная новизна работы заключается &

- разработка <^сзкко-1ш*зштшескоЯ модели дшошшш аидкостн в цекгробеашя форсудаэ, {которая, а отлтим от суцесиаую^йя »летодик, не использует зтепергзйтаяьно опродзлэигых харзктержэтзд форсунок и, базируясь на основных законах подюдинаыикн, зашгскиостях для вы-чгзсязиия потерь энергии при дшшяош штоюоа гадсости и принципе иакси&алышго расхода.,' позволяет вшюслать на только расходные ха-рактерйспзш форсунок, ш и шршгры iiztnum андаости на выходе из сопла. Модель позволяет гажш Ооезо шшо, да ерагшетгэ с яавеепшым методиками, учзямвать гесштркческот хар&херюяпзт форсу! ic*,t;

- рззрабстш фзгаьаю-шзеьйшгческоа тдела процессов тепло-мас-сосСмена .».заду гтиюзшхи&пи&зды шалным Еоздухоы и дкепергирован-1Юй гвддестъгэ, прт-ймгго.'зга ¡t условиям Еэрт)21альшго противоточного форсуночного аппарата, шгораз отражтт опреде.лжгзнй а дзшаом случае эффект конденсации влаги из игсы=$нш>го воздуха; оппашзации коис-трукщш аппарата is основании данных численного зкепершэдега на ЭВМ;

- теоретическом оОоекованшз Енбсра кшплекса (GF)^, ядлаюцвгося основной иезавкстгтй от качальь&х гера^етроз тешюшеетедай зкепери-ментальш опредэляешй вазкгчиной, аарактериэупцей интенсивность протекания процессов тепло-шссоо&юна;

- разработке »аэтодазш эксгаркдокхальнык исследований аппаратов,

основанной ка нахоздешш завнсдоостн величины ((?£)„, от расходных параметров процесса, что позволяет сокрагшъ количество измерений, а в некоторых случаях (налршер, яри натурых испытаниях опытно-пршыа-леююй установки, когда невозможно в течение двсгельного времени шддераашш постоянных значений параметров теплоносителей) дает единственную возможность проведения шяиганий и корректировки конструкции аппарата с цель и увеличения его тегоюгфоизводительности;

- рациональном, дла заданных условий, ресекия конструкции утилизатора и оцределенндо зксдаршэнтальнш путей зависимости для вычисления ((37)^.

- разработка катода тешютехншеошго расчета аппарата, справедливого в сжрсншм диапазоне шшнений ш только температур, но и влагосодерганмй воздуха ( 40 < Ь < 80 °С, 20 < й < 250 г/кг) и его реализации посредстш состаашниа ярограш для ЗШ и штодаш графоаналитического расчета утаюзатора.

Практическая ценность работы заклича-ется в: разраСотаншх фсзщо-шхешяшеашх шдэ-шх данзшкш вндаоо-ти в центробежная форсунке и тешеэ-шссообшка в верхтальш&з прога-воточноы форсуночисв* аппарате, шзвадякцнх теоретически исследовать происходяцка в тешюобшкникэ процессы и находить наиболэе рациональныэ основные конструктивные реозюш аппатата путей численного зкстшршэига; разработанной катоде 35ссп2рш£знтальных ис&шдований тепло-иассообиена; разработанных методах теаштехшческого расчета как отдельного аппарата, так и еюггш утилизаций в цзлоы, изложенных в рекомендациях по щвшешюзэ скстш; разработанной в результате теоретических и зксшрзленталъ 1ша шследованиа рагрзшалькай, дла заданных условий, конструкции утилизатора.

Внедрение результатов. В результате работы создана конструкция утилизатора, опьггныа образец юторого принят Межведомственной коыиссшй и рекшаадован к серийному производству.

Система утилизации эксплуатировалась на Московской ситценабивной фабрике в течение двух лет, годовая экономия тепловой энергии при этом оценивается величиной 930 Гкал, а экономический эффект - величиной 30 тыс. руб. Полученные в настоящей работе материалы использованы при проектировании систем утилизации на Ташкентском текстильном комбинате, Алма-Атинском ХБК, Херсонском ХБК, Ереванском аелковом комбинате, Егорьевском ХБК.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на техническом совете Ооюзглавлегпромп-роекта (1982 г. ) пятой научно-практической конференции молодых ученых и специалистов ЦНИИпромзданий (1986 г.), на конференциях №ш-легпрома СССР (1987 г. ) и Нинтекткльпрома РСФСР (1989 г.).

Публикации. Результаты исследований опрубликованы в 4 печатных работах.

Объем работы. Диссертация изложена на 148 стр. основного текста, 46 рибР, 14 табл. , имеет библиографию 100 наименований и 4 приложения на 55 стр.

H а з а д и т у выносится:

- физико-математические модели двюиомя ходкости в центробежной форсунке и тепло-массообмена в вертикальном противоточном форсуноч-шэм аппарате;

- анализ особенностей процесса тепло-массооб«ена и рациональное ре&ение конструкции утилизатора;

- методика и результаты экспериментальных исследований процесса тепло- иассообмена;

- методики расчета как отдельно взятого аппарата, так и систем утилизации в целом. о

СОДЕРЛАНИЕ РАБОТЫ

В первом раздало проведен анализ источников и потребителей теплоты ВЭР воз дутых выброров отделочных фабрик текстильных предприятий, возможных типов трансформаторов тепловой энергии, и выбрано наиболее целесообразное лрющипиальное решение скетеш утилизации.

В результате анализа технической литературы и результатов измерений 1са действующих предприятиях установлено, что боже рациональным является совмещение в скстеда утилизации в качестве источников -воздушных выбросов от барабанных сушильных цашш к теркозрельнксов, а в качестве потребителей - систем нагрева технологической воды.

Анализ различных типов теплообшшшков шжазал.что, ввиду повышенной влаююсти воздуха выбросов, наиболее целесообразна является применение контактного утилизатора в виде верпшшьного противоточ-шго форсуночного аппарата, остаээнкого центробеи&шн форсунками с боль ними проходными отверстиями, который обладает достаточно высокими теплотехническими хараитеркстшамя при повызегашх по сравнении с другими типами аппаратов эксплуатацшннши качестваш, таюаш как устойчивость к засорению и засолекиэ (отсутствие деталей, на которые могла бы осаждаться пыль, больше проходнш отверстая форсунок), отсутствие вращающихся деталей, незначительное аэродинашчёское сопротивление.

Во втором разд&ле проделан анализ основных известных в настоящее время методик исследований и расчета контактных аппаратов, с целые определения возшшюстм их приьзешнкя.

Анализ пасазал, что ни одна кз расшсг'реннья ыэтодак не позволяет иссладовать процессы тепло- иассообкста в вертикальное противо-точном форсуночном аппарате при высокой энталыгаи подаваемого в кого воздуха, обусловленной высота« влагосодэргоанкеы, в шрокнх диапазона изменения параметров теплоносителей н их расходных характеристш

(изменение эшгальгам возхдуха - 80 - 240 кДж/кг, при коэффициентах орошения - 0,5 - 2,5), поскольку ни одна из 1шх не дает возможности описать единым определяюяим уравнешгем весь диапазон кзмеьеннй исследуемых параметров.

Обоснованы следузкцда лаправлеют исследований:

- создание физико-ютематкчоских моделей для теоретических исследований процессов теюю-массообмена в аппаратах посредством численного эксперимента на ЭВМ, а также для определения оптимальных соотношений основных конструктивных характеристик аппарата;

- разработка методики экспериментальных исследования и расчетов аппарата, основанной на использовании понятия о среднем за процесс коэффициенте полного теплообмена и выявление не зависящей от начальных параметров теплоносителей характеристики процесса. Экспериментальные исследования аппарата.

В третьем разделе составлены физико-математические модели, описывающие процессы, происходящие в аппарате. Путем приведения численного эксперимента, проведены исследования тепло-массообмена и выявлены наиболее рациональные соотношения основных конструктивных характеристик аппарата

Использована следующая система уравнений тепло-массообмена:

с!0й = СрОа с!1 с!т,

(I)

2

(2)

6 в, = о(г с1г, 2

с№* -- сН '¿.^¿(х-х^с/Г* -Р-с/^с!},

(3)

(4)

(5)

(6)

сЮ^ = с/й*ы * ъсЮл, (г

с/Оле! = * дсЮп), (в:

-к е ' «

¿кс/^ХКЫ =Ср, (I1

где с! - диаметр капель, м; к»1,2 ткп капель (к-1 - лротмвоточкк к-2 - прямоточное); (9р. - поток явной теплоты,- переданный вс духом и получэшай 1кхпля*й1 вода диаметра с1, кВт; 0п , {?лс/- пота цассы, переданный воздухом м получеш.ий каплями воды диаметра с/ кг/с; Опс! - поток полюй тепло™, полученный ютляда диэ>ютра с/ кВт; I , I/* - тоюторатура воздуха и калоль воды диаметра ¿У , °С-

ее , осш - влагосодеркащгс воздуха и насьяцешюго воздуха при г кг/га1; Сг<(, Цу - [кассовый расход сухой частм воздуха и капель I

диагагтра с1, 1сг/е; с¿кс!- коэфф/щкэзгг теплообмена капель диаметра С

2 ! кВт/(м *гр) ; р х*с1- коэффициент влагообшна капель диакетра а

кг/(с*$/);/>с/ - плоцддь поверхности капель дгешетраа^м2; ^ - среди

дионатр капель, и; СГ- дисперсия распыла форсунки.

Система (1) - (1б) дополняется уравнениями, огогсываияцими двз ш:е капель в потоке воздуха, эмпирическими выражениями для опред< нип коэффициентов- аэродшсшического сопротивления и теплообмена ноль, выракеншиш для вычисления параметров воздуха. Разработаны горктмы, позволяющую определять степень сепарации капель иэдкосп огракдавдих поверхностях кашры и дополнительную конденсацию вод паров из воздуха, достнгкего состояния насыщения. Модель реалкзоз в виде програььы для ЭВМ, в результате которой определяется нзмг ниэ параметров и расходов теплоносителей и количество поредашк результате процессов тепло-иассообмена энергии.

Исходном данным* в лрограьэ-ю, кроме прочих величин, являю ктяькая скорость шлета капель, угол распыла, сродний дианетр

пель, досперсия распыла. В результате анализа технической литературы, путем сравнения, оСработ-.си и преобразован^ представлешш данных, получены зависимости для вычислзния дкепорскых характеристик распила форсунс:с. Датягих хо, позволякглх с удовлетворительной точностью гл.-i:rcj;'iTï. хараотериспасл пленки жидкости на выходе та сопла форсунки, на осноза!пш анализа лхтерагуры, получить не представилось возномным. Поэтому в работе была разработана фжмю- кате! етгаческая Iюдоль дв'.шзши жидкоста в центробежной форсунке, позволяющая расчитывать центробежные форсунки и лолучкть гее необходимые величины.

Основ)гьз.м пололоiшяtet модели являются: распределение шздюстн в факеле распила - рапнонорноо; угол распыла определяется углем выхода пленлд ^'.гдеегл; размеры воздушного вихря в камере закручивания определяются ira основании принципа максимального расхода.

«Jtopcyinca условно делится на три часта: зону двгекения воды в капоре ¡киеручиванкл, зону поворота потока к зону дзизхения зхидаости в сопле. Для каадой га зон, с использованием основного закона врзда-телького движения и закона сохранения энергии, составлена система уравнения, характер;гзувдая течение кидгсосга Эта система дополняется общеизвестными данными для вычисления потерь энергии при движении пото,'са жидкости и условием щяощипа максимального расхода. Решается система численными методами.

Таким образом, в работе, в отличии от предыдущих исследований, получета методика для определения характеристик течения явдсости з центробежной форсунке, основанная только на ебцих физичесгаа закономерностях, не кспользуюадя данных экспериментальных исследований форсунок, являвшаяся, поэтому, более обцей и охватывающая более пи рокий диапазон изменения параметров. Получена возможность вычислен« не только расходных характеристик форсунок, но и параметров пленки жидкости на выходе из сопла (угол распыла, скорость и толщина пленки жидкости), а, кроме того, проведения расчетов форсунок в более

ких диапазонах лзш нения их геометрических харагагерисота (диаметров сопла, каз.юри закручксания, входного патрубка, угла конуса сопла, начальной длины кашри закручивания).

11а основают датам чиелгнного эксперимента выявлены основные особенности протекания процессов тепло-массооОмзна игкду пыеокоэн-тал&пийныа влажньм воздухом и дислерг>фо.вал>юй форсушаш водой. Так, например, обнаружено, что народу с коэф$ицг*ентом ороаэшш, на величину количества пероданной энергии значительное влияние оказывают началыс.® параметры теплоносителей (при увеличении температура подаваемого в аппарат насицонного воздуха с 45 "с до 65 'с ют вода с 5 *С до 25 "С количество переданной энергии соответственно унеличива-ется или уменьсаэтся в 2 раза). Для условий прмшисшш аппарата в качество утилизатора теплоты воздушных Еибросов отделочных ыааин текстильных фабрик определены наиболее рацконглънш его технологические и конструктивные характеристшси (разыеры живого сечения -1,3*1,3 м; применение от 2 до 5 форсунок с болыэши проходными от-верстшми - диаметрами сопла и входного патрубка ёс - с1„- 16 мм, даа-(¿отром камеры закручивания 85 ьм; форсунки расположены радиально в горизонтальной плоскости с расстоянием ^- 160 мм между осью аппарата и осью каждой из форсунок).

Результаты расчетов по физшсо- кятемахичоаси моделям удовлетворительно (с точность» до 101) совпадают с данньаш проведенных впоследствии эксперииотальшх исследований, поэтому эти модели могут быть использованы для нсследоианнй (методом чнслешюго эксперимента) аналогичных аппаратов еце на стадии конструирования последних.

В четвёртом разделе представлен вывод расчетных соотнсеоний, а также дамы основные положения, справедливой в юирских диапазонах из-мэпонкя параметров теплоносителей методик экспериментального иссш-доваюгя и расчета вортшатыюго противоточного форсуночного аппарата. Получен незакисн) «¿Л от начальных параметров теплсксек:елсй кош-

кс ((JF)C,. xapajn.'opî{3jio?uc4 ¡сгтенашкость топло-юссооСишга.

Расчетные уравнешы получены в основном исходя из уравнения р;<елл « положения о иллшпш среднего за процесс коэффициента пол го теплообмена, чкслсино равного коо^фод'.енту влагооСмена, огненному к разности влагссодер^.шзгя. В данном случае систаа урапне-й, описшаю~ая процессы тетью-кяссооб^хша в аппарате, ззлксьюастсл

виде:

dQn = Glp (3- Xj C/Fj., (11)

dOn = 6W7, (12)

dGr, = с-X«) dFXi (13)

dOn - G<,dx, (14)

dQn - c~(Wdtf * tfdùn) (15) или в шггегралыюя фор!»

Q» = 6V (J'Z)o Fs, (16)

ûn « Ga (X (17)

Gn = G^fx-xj«, Ft) (18)

Gn = G.<(x„-x<), (19)

On = c«[Wfû - ih) * й On], (20)

о -7 , X . Уч - текуцее, начальное и конечное значение энтальпии здуха, кДк/кг; X , хм, X* - то же влагосодоржагоет воздуха, кг/кг;

, $ , - то ко теюторатуры воды, , 1л/ - расход су-

Я части воздуха и воды, гсг/с; X - энтальпия и влагосодер-1П'.э насыщенного воздуха у поверхности 1сзпель; Он - поток полной плоты, кВт; Сп - потел массы тара, кг/е; (3^ - средний коэффициент иного теплообмена, кВт*кг/(кДк*м5); (3-3* )(Х- )Со- сред-э за процесс разность энтальпий и влагосодержший; ^ - сумпрная эцддь поверхности контакта, и2.

После проведения преобразований и интегрирования по плездди по-рхноеги кокгалта для условий противотока получено:

(Х-Х)

'---_, (frpj , (21)

{i* -х,; - (ь ' 3wn J

-- А (22)

где - (GT) ^ - величина, численно равная отнесенному единице рал кода воздуха произведение коэффициента полного тйш.оо5::эт па су. mpnyjD плоцадь поверхности контакта; р - давлэние воды перед фо; сушсами, lilla.; гГр - массовая скорость воздуха, кг/(м2*с); N ~ kojb чество форсунок, ют; Ás, К* . П, , - экспериментально определяешь» величины.

-л

Выражение, расположенное в левой части (21), является функцп начальных и конечных параметров теплоносителей и ыогдат Оьггь кнтер: ротировано, 1*ак величина, характеризующая эффективность процоо тепло-массообмзна при заданных коэффициентах орошения и началые параметрах теплоносителей. Комплекс (GT , находящаяся в прав( часта (21), является единственной экспертименталыга определяемой в-; личиной, которая характеризует шстенсивкость процессов тепло- j¿acc< обмена, являясь при этом функцией лишь расходных парататров продэ, са ( р , ур ) и конструктивных особенностей аппарата.

Расчет ¡г'-г ..раха заключается в решения системы уравнений, xapai теризуюцих ?eiuo-itaccoo6mH в аппарате - (21), (22) и закон измен кия параметров теплоносителей - (11) - (15). Следовательно, в разр; ботаиной методике две обшчо используемые экспериментально о предел екые величины (например коэффициенты эффективности Е3 и Et ) зг^ няотся одной (6Т , закон изменения параметров теплоносителей м подвергается аппроксимациям, поэтому указанная система уравнен оказывается инвариантной, а методика расчета справедливой в вирок диапазонах изменения начальных параметров теплоносителей, значкгел но превышхщих диапазоны изменения соответствующих величин в форс ночных камерах кондиционеров.

Использовашю (ßF)^ 2 качестве основной хара]стеристики позволило, основываясь на экспериментальных характеристиках аппарата с центробежными форсунками определешгых конструктивных особенностей, аналитически получить расчетные данные для аппарата, оснадошюго форсуэпсаии с размерами, отличаюлимгся от исходного варианта. Использование xapaJcrepücTiiioi интенсивности тепло-массообмена - (СТА)^ позволяет находить наиболее рациональное располокешю форсунок в аппарате при проведет01 эксперте)стальных исследовшпй! опьтго-прошшшн-шЛ установки в условиях действующего производства, где, как правило, не представляется возможности в течение длительного времени подчеркивать параметры теплонос1ггелей на постоянном уровне.

В пятом разделе приведены результаты экспериментальных исследо-вашй процессов тепло- иассообкена в утилизаторе.

В ходе зксперимекталыгга исследований проведеш измерешш, поз-воляюциэ определ}пъ расходные характеристики и углы распыла форсунок, а таюш выявить теплотехничесюю характеристики процесса тепломассообмена. Экспериментальные дашшэ подтверадапт расчеты, сделанные с понодью физико-математических моделей, а такие выводы раздела 4 о независимости комплекса (6~F)Cf, от начальных параметров теплоносителей и возиозшости аналитического пересчета характеристик аппарата при законе установленных в нем центробеаньк форсунок.

Установлено, что близкое друг относительно друга располокешгэ форсунок отрицательно влияет на эффективность процессов тепло- массо-обнена Э5?спериментальньз.1 путем, с использованием )с/5 в качестве

Kpraepira, найдено более рациональнее располодение форсунок в алпара-

0 о

те (форсунки расположены радиально под углом 40 - 45 к горизонту, расстояние недду осьо аппарата и тчзчкой пересечения оси и плоскости сопла форсу! пси - 280 - 420 ш), позволяющее увеличить тепле производительность аппарата на 301.

Алалс получвгаьк дзлкых псказькает, что наиСсльэее влияние на

воличину переданной энергии оказывают значения коэффициента оросе! начальных параметров теплоносителей, причем влияние этих факторов, IV зсах возможных для рассматриваемого случая пределов их изменен; соизмеримы; влияние количества форсунок и массовой скорости возда на эффект тепло-массообмена сравнительно невелико - в пределах 5Х

В результате измерений при 45 ¿р£ 245 кПа; 0,8 £ ггрй 1,7 кг/(с*м2); Л/ - 2 - 5 пт, получено:

где л РуГ- аэродинамическое сопротивление утилизатора, Па;

ЯГ - скорость воздуха, м/с.

В вестом разделе изложены основные принципы, заложенные в ал ритм программы для ЭВМ (под названием РШТМ) то расчету утилизатор В программе реализована обоснованная в раздела 4 методика ра чета аппарата. С ее помощью возможно ревение как прямой, так и с ратной задачи. При задании исходных данных предусмотрены все возмс нью сочетания параметров работы аппарата

По результатам вычислений с использованием программы составлю номограммы для ; - ¿«аналитического расчета утилизатора.

Применение программы значительно снижает трудоемкость расчет и дает возможность вариантного проектирования и выбора наиболее I

<

ционального решения систем?.' утилизации.

В седьмом разделе изложена методика инженерного графоаналитического расчета аппарата.

Расчет аппарата проводится методом последовательных приСлихе} за первое из которых принимаются значения искоьых величин, получе! по номограммам (погреаиость данных, полученных при помоци номогр; находится в пределах 101). Если полученные данные не удовлетвори требованиям точности, возложенным на расчет, то последуки^ие прио.

(23)

(24)

еенкя определяются при помощи вычислений. Расчетные соотношения получены путем разложения в ряд Тейлора выражений (21) и (22). Для решения обратной задачи, когда по известным начальным параметрам теплоносителей и их расходным характеристикам требуется найти конечные параметры теплоносителей, путем упомянутых преобразований получено:

&

3-

С„ 2

2 Сд '

где л<7= .7*-Л,

Си - [х„ - Л. -(4-А,лй)](<?Р)ср, С, = ^ [(2Л,Л '

=М-Ы^ Ль. -л*.)]'

С - " + ААоаЗ" + г

^ 2/, - У** Эн ' О*** Л» - Л*

'лй-г^-й,

А Зн - Зо,

А - 1,005 * 1,81 (0135-{С31<„ Х~. > .

(236* ЯГ

А, Гк, (2500* 1,814) * № •

к» - р*;(Р<Г-Р«>),

/Л +

236 ♦ ¿8

Р«о - {,33 м ' 1

ко - - коэффициент, величина которого колеблется в

пределах 0,9-0,39,

В ~ V//(?сё - коэффэщг-?'ч-г ороазекия. Индекс 0 соответствует значеюшы величин при предыдущем приближении.

Для ревеиня пряшй задачи - определения коэффициента орошения, расходов и конечных параметров одного из теплоносителей по заданным

начальньы параметрам обоих теплоносителей, расходным характеристикам

и конечным параметрам другого теплоносителя получено:

О

по заданной конечной температуре воды 3 В 1 -и М , (26)

по заданнш конечньм параметрам воздуха

(&) \ + 8 = 50> -—-г--' -Г-' С27)

г : ^к^ -ъ^

где /I &

Поскольку (26), (27) вьнисляются методом последовательных приближений, то для расчетов следует использовать

, -0,073 аь 68 -428

. !,69И р (ггр) А/ , (28)

где, в зависимости от. режима расчета, следует подставлять лиОор-р* .

После проведения упомянутых вычислений, как правило, бывает известен только один из конечных параметров теплоносителей. При выводе соотновений для определения оставшихся неизвеспшмн параметров теплоносителей используется понятие о равновесном состоянии систеш воздух-вода. Поскольку в расчете требуется определить конечную температуру воды, то за характеристики равновесного состояния скстеьы принимаются такие конечные параметры воздуха и тачальные парадотры воды, при которых в камере с бесконечно болывдд временем контакта значение конечной температуры воды будет равно ее значений в реальной камере при данных технологических параметрах работы последней. Используя это, получены формулы для вычисления конечных параметров теплоносителей:

о *й

2 ^

-18Т - ~r It * &_- ? (30)

где Кн, - B/f&~0,2l),

К ni = К„ Km - [Km (è * Эй) -1]

В восьмом раздела рассмотрены вопросы классификации и расчета систем утилизации теплоты высшознтальпийных воздуиных выбросов от технологических машш отделочных фабрик текстильных предприятий.

Системы утилизации классифицированы по признаку допустимости или шдопустимости газитакта технологической вода, используемой для протшш ткакэй, с воздух су выбросов, как разомшутые и замкнутые. Последние ьзожно еце охарактеризовать, как системы: с промежуточны* теплоносителем в виде воды, циркулирующей по замкнутому контуру: утилизатор- насос- водоводяной подогреватель воды на промывку тканеЯ

По степени объединения отвальных источников систеш утилизации можно разделить на те, в которых утилизаторы не объединяются, и на спггены, в которых ¿шсколько утилизаторов объединяются в одну единую ятшэ по вода. В бальдонстве случаев последнее целесообразнее, поскольку позволяет в СольеоЯ степени нспол&мвахъ потенциал выбросного воздуха работакэдех мавин.

С цель в скшюниа трудсешюстн, а также обеспечения возможности проведения вариантного проектирования и нахождения оптимального ре-венва, были разработаны програшы для ЗШ ira расчету разомкнутых и aamHyrœcwrwyimitaswatiSïSUlHSïSUîS).

В девятом разделе приведены результаты расчета экономической эффективности систем утилизации теплоты зысокоэнтальпийных воздушных выбросов от технологических ^асин отделочных фабрик текстильных предприятий, которые показали целесообразность их применения.

Для приведенного в работе варианта разомкнутой системы утилизации срок окупаемости составил 0,9 года, замкнутой - 1,4 года. Зконо-

мкя тепловой энергии на одам угюшзатор в разешиутш систешх составляет 800 - 1000 Гкал/год, заьзснушх системах - 600 - 800

'о

Гкал/год.

Применение систем утилизации теплоты Еьнхкюэнгалъпийзьа воздушных выбросов а иасетабах Цштексгаяьпрош РСФСР шает бшъ оценен экономией 600 тыс. Гкал/год тешюво?! энергии, что составит бояае 20 млн. рублей экономического эффекта.

Основнш выводу.

1. С воздушшм вькмжоэшшапийкшн алагшшн шбросгши от технологических ыадан отделочшя: фабрхк теетам предщвтткй в азшос-феру уносится значительное количество тепшш, кспользовашк? которой в рампах Шштексткльщхщ. РСФСР одешвается зконошей 600 тыс. Гкал/ год энергии. Исследования иоказаш, что наибольший зффе5ст достигается при использовании в качестве шточншов теплоты воздуеных вьйра-сов от барабанных сушильных шешн и тершзрелъкккоз,. а в качестве потребителей - скстеьсы подачи теплой воду для проьелшш тканай. Учитывая начальные параьзотрц тегшх^шнквавдетса срзд н характер загрязнений теплоносителей, в качестве утшшзахора целесообразно использовать вертикальный протшоточкый форсуночный ангарах.

2. Разработанные фзсзкко-ьатеттшескш модели тепло-массообнена и диске 101я жидкости в центробежной форсуэа-се позволяет проводить теоретические исследования процессов, щхпззсодяднх в утилизатора.

Физиго- математическая ьетдедь дажшв-а еидкости в цештрсбежой форсунке отличается от существующих моделей теы, что не использует экспериментальных характеристж форсунок; базируется на основных за-коз£ах гидродинамики, зависижютях для Еьюзслвдогз потерь энертш при движении потока жидкости I! принципе шкеитяького расхода; позволяет вычислять не только расходнш характеркетюш форсунок, ш к параметру пленки хндкости 1а выходе из сопла. Модель позволяет более полно,

0 сравнению с известными методами, учитывать гео*»етрические харак-эристики форсунок.

Физико-математическая модель тепло-массообмена, я отличие от звестных методик, отражает эффект конденсации влаги чз насыщенного оздуха, который в рассматриваема условиях повышенного влагообькна !^гет определяющее гкачение.

Корректность моделей подтверждается результата)« эксперимен-альных исследований.

3. Рацшнальные конструктивные характеристики утилизатора (раз-ары живого сечения 1,3*1,3 м, высота 2,67 м„ расположение форсу-зк), обеспечивавшие достаточную теплотехническую эффективность, вы-окне эксплуатационные качества и удобство монтада и размещения, аидены с помозсыо численного эксперимента

-4. Теоретичесга и экспериментально установлено, что, при работе а. васокоонтальпийиых воздушных выбросах, эффективность тепло-массо-ji.se на зависит не -голыш от соотношения расходов теплооОменкЕякнчихся этоков и конструкции утилизатора, га такао и от начальных парамет-эв теплоносителей, поэтому использование известных коэффициентов Мюктнвности теплообмена нецелесообразно.

В результате теоретических исследований с использованием понята о среднем за процесс коэффициенте полного теплообмена, получен зшлскс (бГ/~)¥, который не зависит от ьачальгоос параметров теплоно-ителей, и, несмотря на значительный влагооОмен, характеризует ин-знсиеность тепло-массосбмека в аппарате.

5. Введение комплекса (6Т в качестве основной экспернмэн-1льш определяй! юй величины обеспечивает сокращение количества из-грений и дает единственную возможность проведения испытаний и кор-);староко1 конструкции с целыэ уличения теплопроизводительности тпарата при натурных испытаниях опкглю- промышленной установки, гаг-

1 невозможно в течение длотелыюго времени поддержание постоянных

аиаченнй гачалышх параметров тегсюноситгдей.

6. Разработанный метод теплотехнического расчета аппарата справедлив в широких Ейашзснах lowaiieiaa не только тоотератур теплоносителей, но м влагосодеркаиий воздуха (40 < t < SO "с, 20 < d <

"> 1 О

Г/IU', 1 <v< 40 С). Для расчета ¡сак отдельно взятого утилизатора, та? и систем утилизации в целом разработаны програьшы для ЭВМ и коьиг-ракш.

7. Эффективность щи&енекия систем утилизации теплоты воздушгыз выбросов от технологических касин отделочных фабрик текстильгол предприятий обеспечивает срок окупаемости от 0,7 до 2 лет. При этоу экономия тепловой энергии иа каадий утил>оатср составляет дс 1000Гкал/год С в ракгсах Мгаггекстилытрош. РСФСР эконошея 600 тш. Гкал/год).

Ос новое содеряанко диссертахви опубликовано в работах;

1. Лурье Л. А , Уваков В. Я. Утилизация тепла воздушшк выбросов технологических иасин отделочных фабрик текстильных предприятий. Промдаленкая энергетика Н 8 - 11: Эиергоатоииздат, 1988. с 12-14

2. Дурье Л. А, Вертикальный форсуночный утидгаатор теплоты. Водоснабжение и санитарная Toxicsta Н 8, 1089. с 16-17

3. Дурье Д. А. Расчет вергтосального форсуночного утилизатора еы-

сокоэнтальпийнш воздувных выбросов. В кн. Научные исследования в

области отопления, вентиляции и коидкцнотфования воздуха. СО. иауч-

V ■ •

ных трудов ЦШШцрошдаашй - 1L , 1909, с 134-142

4. Лурье Л. А. А. С. N 1595973 КЛ. F26 В 13/04