Опыт применения рекуператоров из гладкостенных чугунных труб показал весьма низкую их тепловую эффективность, и в настоящее время применяют иногда ребристые трубы, а в основном так называемые "игольчатые" чугунные трубы, названные так потому, что поверхности их теплообмена (стенки) отливают не гладкими, а с ребрами в виде игл круглой или вытянутой — овальной в сечении формы (рис 1), что существенно увеличивает теплоотдачу.
Таким образом, основным элементом игольчатого рекуператора является чугунная игольчатая труба овальной в сечении формы с наружными и внутренними (или только внутренними) иглами (Рис.1). Обычно воздух проходит внутри трубы, а дымовые газы омывают трубу снаружи. Труба с обоих концов снабжена фланцами коробчатой формы, в которых сделаны отверстия для болтов и канавки (пазы) для помещения специальной замазки при соединении фланцев одного с другим и с крепежными рейками.
|
|
|
По конструкции все чугунные игольчатые трубы делят на две основные группы: односторонне-игольчатые и двусторонне-игольчатые. У односторонне-игольчатых труб иглы находятся только на внутренней (воздушной) стороне; наружная (дымовая) сторона их гладкая.
Ввиду отсутствия игл на дымовой стороне теплоустойчивость односторонне-игольчатых труб выше, а засоряемость меньше, чем у двусторонне-игольчатых. Эти трубы широко применяют в рекуператорах для печей, отапливаемых топливом разных видов.
Тепловая эффективность двусторонне-игольчатых труб значительно выше, чем односторонне-игольчатых, но они менее теплоустойчивы и легче поддаются засорению. Эти трубы можно применять для рекуператоров, устанавливаемых на печах, дымовые газы которых относительно чисты, т. е. на печах, отапливаемых чистым газом и не имеющих уноса из печи окалины, пыли и т. д.
Сборка игольчатого рекуператора (рис. 2) из отдельных труб заключается в соединении болтами фланцев труб одного с другим. По периферии секции (блока) рекуператорные трубы присоединяют к крепежным (уплотнительным) рейкам, образующим раму. Вся крепежная реечная рама состоит из продольных и угловых реек, которые соединены болтами одна с другой и с трубами. Рейки представляют собой литые чугунные балки коробчатого сечения с отверстиями для крепления к ним игольчатых труб и воздушных коробок. Длина реек равна одной, двум и трем длинам соответствующих сторон фланца трубы рекуператора. Таким образом, из реек шести типов и углового реечного элемента одного типа можно собрать рамы для рекуператоров разного размера с различной комбинацией труб. К раме из реек
|
присоединяют подводящие и отводящие воздушные коробки.
|
|
Собранную секцию рекуператора, через которую воздух проходит один раз, не меняя направления, называют "ходом". Выбор числа "ходов" игольчатого рекуператора зависит в основном от располагаемого давления дутья и от конечной температуры нагрева воздуха. Наиболее часто применяют двухходовую установку рекуператора, обеспечивающую подогрев воздуха до 300¸400° С при температуре дымовых газов, входящих в рекуператор, примерно 750¸800° С.
При подогреве воздуха до 150¸200° С достаточен бывает одноходовой рекуператор. Установки с числом ходов более двух встречаются реже, обычно в тех случаях, когда необходимо подогреть воздух выше 400° С. Так как сопротивление рекуператоров на воздушной стороне возрастает пропорционально числу ходов, то применение многоходового. рекуператора требует повышенного давления дутья. Вследствие этого многоходовой ' рекуператор устанавливают только в тех случаях, когда в двухходовом рекуператоре невозможно подогреть воздух до заданной температуры или (при наличии избыточного давления воздуха) необходимо сократить габариты рекуператора.
Игольчатые чугунные рекуператоры, обладая по сравнению с рекуператорами других типов рядом преимуществ (высокая тепловая эффективность, компактность, удовлетворительная теплоустойчивость и т. д.), имеют существенный недостаток — большое число стыков между фланцами труб.
При недостаточно хорошем монтаже и плохом уплотнении это приводит иногда к значительному снижению эффективности работы рекуператоров вследствие утечки части воздуха в продукты сгорания.
Согласно статистике измерений утечки воздуха в игольчатых рекуператорах, можно считать, что если в небольших (4¸15 труб) рекуператорах утечка (при асбестовом уплотнении) в среднем составляет 3¸5% от количества проходящего воздуха, то в больших рекуператорах (80¸100 труб в одном блоке) она достигает 20¸30%, т. е. газоплотность металлического рекуператора начинает приближаться к газоплотности керамического.
В качестве уплотнительной массы, закладываемой в пазы между фланцами труб рекуператоров, рекомендуют применять следующие составы уплотнительных замазок (для температуры до 700° С):
1 Смесь мелких железных опилок или железного порошка с графитом, замешанную на жидком стекле (плотность 1,40¸1,45); полученную массу перемешивают с минеральной ватой, количество которой (по массе) равно количеству железных опилок и графита.
2. То же, что и первый состав, но смесь графита с железными опилками заменяют порошком, образующимся при обработке металла карборундовыми кругами (карборундовая пыль).
Чугунно-стальные рекуператоры (термоблоки)
Чугунно-стальные рекуператоры, называемые также термоблоками, появились в период второй мировой войны в Англии.
Термоблоки представляют собой пучок труб круглого или овального сечения, залитых (бронированных) чугуном. Трубы для воздуха и трубы или отверстия для дымовых газов располагают взаимно перпендикулярно, что обеспечивает надежное разделение дымовых газов и нагреваемой среды и дает возможность подогревать в термоблоке не только воздух, но и газ.
В результате использования рекуператора цельнолитой конструкции тепло от наиболее нагретых участков передается холодным, что увеличивает срок его службы. Кроме того, в случае появления трещин в чугунной отливке термоблока его целостность и газоплотность не нарушаются, так как залитые в чугун стальные трубы являются своеобразным каркасом (как и металлическая арматура в строительном железобетоне).
Повышенная тепловая устойчивость термоблоков и простота конструкций дают основание считать рекуператор такого типа наиболее совершенным. Однако большим недостатком термоблоков является их большая относительная масса (на единицу переданного тепла) и в ряде случаев трудность обеспечения хорошего контакта чугуна со стенками стальных труб, особенно при термоблоках больших размеров. В результате этого значительно сужается область применения термоблоков.
|
|
|
Небольшой монолитный термоблок (рис.3) обычно изготовляют следующим образом: из листовой стали толщиной 4¸6 мм сваривают прямоугольную коробку. В стенках коробки выполняют отверстия, в которые вваривают стальные трубки для воздуха и между ними перпендикулярно трубки для пропускания дымовых газов.
Пространство между трубками в полученном каркасе, ограниченное торцевыми стенками, заливают чугуном. В образующемся монолитном блоке две торцовые стальные стенки служат одновременно фланцами, к которым присоединяют подводящую и отводящую воздушные коробки.