книги / Экология. Энергосбережение. Экономика

довательно и объемом продувки паровых котлов. Увеличение объе­ ма продувки позволяет существенно смягчить жесткость питатель­ ной воды. Выполненные исследования и стендовые испытания показа­ ли, что в ряде случаев, при ограничений давления пара и благопри­ ятном соотношении расходов питательной и подпиточной воды целе­ сообразно продувочную воду паровых котлов направлять в отстойное устройство деаэратора-умягчителя. Это позволяет без энергетичес­ ких потерь и экологического ущерба в несколько раз увеличить объем продувки паровых котлов. При этом вода, приготовленная по предложенной технологии, используется в качестве питательной.

Эффективность предложенной Технологии определяли на стендо­ вых установках, моделирующих процессы деаэрации, термоумягчения и отстаивания. Исследования были выполнены на водЗх типа А и Б.

Аналитический состав этих вод следующий: общая жесткость воды типа А 5...2 мг-экв/л, типа Б - 5-0 мг-экв/л; щелочность воды типа А 2...3 мг-экв/л, типа Б - 3...9 мг-экв/л; содержание каль­ ция в воде типа А 80 мг/л, в воде типа Б 48,0 мг/л.

Эффективность термического умягчения воды по предлагаемой технологии, при практически полном обескислороживании, возраста­ ет за счет усиления декарбонизации воды (повышение рН) и сниже­ ния растворимости кальция.

Интенсификация процесса декарбонизации воды связана с повыше­ нием как температуры, так и удельного расхода пара. Последнее не связано с потерями тепловой энергии, так как весь ввпар направляет­ ся в эффективный и несложный охладитель, который одновременно яв­ ляется гидрозатвором, обеспечивающим повышение температуры деа­ эрации до П5°С.

Известно, что при продувке парового котла в размере 5 %от паропроизводительности, когда щелочность и жесткость котловой воды превышают щелочность и жесткость питательной воды в 21 раз, удовлетворительный режим может быть достигнут только при двухсту­ пенчатом катионировании добавочной воды.

Воду, обработанную по предлагаемой технологии, можно исполь­ зовать для небольших котельных при давлении пара 0,6 МПа. Это от­ носится к довольно жестким водам типов А и Б и распространяется на случай, когда конденсат совершенно не возвращается в паровой котел. При частичном возврате конденсата и использовании более мягкой воды, эта технология может быть использована и при более высоких давлениях пара. Необходимо отметить, что во избежание не­ допустимого возрастания в котловой воде содержания сульфатов,

Ш

такая обработка может быть использована для приготовления пита­ тельной воды паровых котлов только при условии использования части умягченной воды для подпитки тепловых сетей. Поэтому она предлагается в качестве комплексной технологии приготовления пи­ тательной и подпиточной воды.

Получено 20.01.94

УДК 697.94

В.Н. МЕЛЬКУЫОВ, Т.В. Щ У К Ш , И.И. ПОЛОСИН

(Воронежская государственная архитектурно-строительная академия)

УТИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛОТЫ ВЛАЖНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ВЫБРОСОВ В РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКАХ

Предлагается новая конструктивная разработка вращающегося регенератив­ ного теплоутилизатора, улучшающая ус­ ловия тепломассообмена. При расчете теплообменника на заданные параметры воздушной среды учитывается эффектив­ ность аппарата по полной теплоте.

Для утилизации теплоты вентиляционных выбросов широко при­ меняются регенеративные теплообменники с вращающейся теплообмен­ ной насадкой (ВРТ), в которых передача тепла осуществляется ак­ кумулирующей массой, находящейся последовательно в потоках теп­ лого и холодного воздуха.

По сравнению с рекуперативными вращающиеся регенеративные теплообменники более компактны, имеют меньшее аэродинамическое сопротивление, меныцую металлоемкость. Регенераторы - это наибо­ лее экономичные утилизаторы теплоты удаляемого воздуха /2/.

Однако применяемые вращающиеся регенеративные теплообменни­ ки /2-5/ удобны для утилизации теплоты воздуха, который содер­ жит незначительное количество водяных паров. Использование уст­ ройств этого класса для парогазовой смеси, часто встречающейся в производстве и содержащей значительное количество влаги, за­ труднено тем, что существующие конструкции не обеспечивают сво­ евременный отвод образовавшегося конденсата. В компактной насад­ ке ВРТ при утилизами теплоты вытяжного воздуха повышенного вла-

132

Рис. Регенеративный теплообменник

лоутилиэаторов-для сухого теплообмена /3,4,5/ учитывается эффек­ тивность теплообмена. Однако в теплообменнике одновременно с пе­ реносом явной теплоты при конденсации влаги происходит перенос скрытой теплоты, что затрудняет определение тепломассообмена по известным методикам.' В основу предлагаемой последовательности расчета положено уравнение Меркеля /7/, где в качестве потенциа­ ла суммарного переноса теплоты за счет тепло- и массообмена ис­ пользуется энтальпия воздуха.

Количество теплоты; передаваемое поверхности теплообмена в период нагревания насадки и нагреваемому воздуху за время охлаж­

-продолжительность периода нагревания и охлаждения насадки, с*

.Так как конструкция рассмотренного регенератора предполага­ ет равенство периодов нагревания и охлаждения насадки Г), а также равномерное распределение ее площади поверхности по бло­ кам { Р] » Р%• Р ), то выражения (I) и (2) будут обличаться только коэффициентами массоотдачи и перепадом удельных энтальпий.

Уравнения теплового баланса для вращающихся регенераторов и рекуператоров практически не отличаются /4/, и при передаче толь­ ко явной теплоты

где кф- коэффициент, учитывающий массоотдачу в блоках горячего й холодного воздуха, кг/(м^*с).

В результате, ремения уравнений (1,2,4) относительно к$ , получим

-I- >

~ ^2

При частоте вращения ротора больше критической величины, определяемой по зависимостям (2,5) для конкретных условий теп­ ломассообмена в аппарате и в среднем не превыпающей 3 об/мин, ре­ генератор работает при практически постоянной температуре насад­ ки Ьу= 1С2 = . В этом случае величина относительного перепа­ да энтальпии в формуле (5) стремится к нулю. Следовательно, для вращающегося регенеративного теплообменника выражение (5) будет иметь вед

утилизатора можно определить с помощью уравнения, полученного на основании законов изменения энтальпий воздушных потоков при про­ хождении через насадку:

где - массовый расход нагреваемого воздуха, кг/с. Зависимость (6) получена на основании общего подхода /6/ к реше­ нию подобных задач.

При небольшой частоте вращения ротора (меньше критической) эффективность аппарата следует определять с учетом нестационарности тепломассообмена, умножая полученную величину на коэффи­ циент нестационарности, рассчитанный по выражениям /2,5/.

Вычислив коэффициент эффективности регенератора по полной теплоте, можно определить параметры приточного и удаляемого воз­ духа после теплоутилйзатора из соотношений /5/:

для потока охлаждаемого воздуха

-Таким образом, расчет вращающегося регенеративного теплоутилизатора для влажных вентиляционных выбросов заключается в решении уравнений (б)-(Ю).

-Определить параметры воздушных потоков на выходе из ВРТ.

Ре ш е н и е . Конструктивные характеристики насадки прини­ маем согласно /3/: толщина фольги $ = 0,06 мы; эквивалентный

диаметр каналов ^ = 1,7 мм; показатель компактности теплооб­ менной поверхности 2058 м2/м3 ; диаметр ротора 2 м; глубина насад­

ки по ходу воздуха 0,1 м; живое сечение для прохода воздуха/эщ

в процессах переноса массы и энергии /7/, и тогда в соответствии с известной критериальной зависимостью для треугольных каналов

Диффузионные числа Нуссельта, учитывающие взаимное влияние совместно протекающих тепло- и массообмена, находим из соотноше­ ния /4/