Воздухоподогреватели

ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛИ

Реферат

2007г.

Содержание

Введение

Воздухоподогреватель, теплообменный аппарат для нагревания, проходящего через него воздуха. Воздухоподогреватели широко применяют в котельных установках тепловых электростанций и промышленных предприятий, в печных агрегатах промышленности (например, металлургической, нефтеперерабатывающей), в системах воздушного отопления, приточной вентиляции и кондиционирования воздуха.

В качестве теплоносителя используют горячие газообразные продукты сгорания (в котельных и печных установках), водяной пар, горячую воду или электроэнергию (в системах отопления и вентиляции).

По принципу действия воздухоподогреватели разделяют на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных воздухоподогревателях теплообмен между теплоносителем и нагреваемым воздухом происходит непрерывно через разделяющие их стенки поверхностей нагрева, в регенеративных - теплообмен осуществляется попеременно нагреванием и охлаждением насадок (металлических или керамических) неподвижных или вращающихся поверхностей нагрева. На тепловых электростанциях применяются главным образом трубчатые (стальные и чугунные) рекуперативные воздухоподогреватели, реже - вращающиеся регенеративные. В металлургической промышленности широко распространены регенеративные воздухоподогреватели периодического действия с керамической насадкой. Современные металлические воздухоподогреватели позволяют нагревать воздух до 450-600°С, воздухоподогреватели с керамической насадкой - до 900-1200°С.

1. Классификация воздухоподогревателей

Устройство воздухоподогревателей в большей степени зависит от вида применяемых в них теплоносителей. Все воздухоподогреватели можно разделить на три группы:

1. обогреваемые водой и паром;

2. обогреваемые электроэнергией;

3. обогреваемые пламенем.

На рисунке 1 представлен поверхностный воздухоподогреватель одноходовой, а на рисунке 2 многоходовый.

Так же поверхностные воздухоподогреватели классифицируются по форме каналов теплообменивающих сред, типу оребрения, материалу изготовления теплообменника.

Обогреваемые пламенем воздухоподогреватели подразделяются по типу горючего вещества (бензин, диз. топливо и др.) и по мощности.

2. Конструкция воздухоподогревателей

Электронагреватели

В электрическом воздухоподогревателе, каждый электронагревательный элемент представляет собой стальную, медную или латунную трубку, внутри которой находится наполнитель с запрессованной в него нихромовой или ферхалевой спиралью диаметром 0,2 – 1,6 мм. Концы спиралей привариваются к стальным или никелевым контактным стержням. На стержни насажены керамические изоляторы, а на изоляторы шайбы для крепления ТЭН.

Водовоздушные воздухоподогреватели

В водовоздушных воздухоподогревателях внутри трубок протекает подаваемая насосом горячая вода, а с внешней стороны эти оребренные

трубки омываются менее нагретым, чем вода, воздухом. Из-за наличия разности температур между протекающими в воздухоподогревателе теплообменивающимися средами тепло передается от воды к воздуху.

Паровоздушные воздухоподогреватели

В паровоздушных воздухоподогревателях внутри трубок проходит водяной пар и его конденсат, а с внешней стороны эти оребренные трубки омываются воздухом. При превращении пара в конденсат выделяется скрытая теплота парообразования.

Регенеративные воздухоподогреватели

Для подогрева воздуха, используемого в качестве дутья в доменных печах, применяют специальные регенеративные воздухоподогреватели.

Основными элементами воздухоподогревателя являются насадка из огнеупорного кирпича и камера сгорания, выполненные под одним кожухом или раздельно. Отопление воздухоподогревателей осуществляется природным, доменным, коксовым газами и их смесями при помощи горелочных устройств, устанавливаемых на входе в камеру горения. Типы горелочных устройств зависят от конструкции камер горения. В выносных и встроенных камерах горения применяют металлические или керамические. В бесшахтных воздухоподогревателях применяют кольцевые горелки, расположенные под куполом.

Воздухоподогреватели работают циклически, чередуя режимы нагрева насадки и ее охлаждения. При работе в режиме нагрева включается вентилятор, открывается отсекающий дроссель и в горелку подается газ. Сжигание газа происходит в длинном факеле, растянутом на всю высоту камеры горения. Под куполом воздухоподогревателя продукты сгорания входят в огнеупорную насадку, нагревают ее и после охлаждения через дымовой клапан удаляются в боров.

При работе воздухоподогревателя в режиме дутья отключается подача газа и воздуха, закрываются отсекающий клапан после горелки и дымовой клапан, открывается шибер холодного и клапан горячего дутья. В этом режиме осуществляется нагрев воздуха в насадке и нагнетание его в тракт горячего дутья. Для непрерывного снабжения доменной печи воздухом каждая печь имеет блок из 3-4 аппаратов. При сохранении цикличности работы каждого аппарата (дутье-нагрев) режим работы блока нагревателей может быть различным. При последовательном режиме воздухоподогревателей поочередно ставятся на дутье. При попарно-параллельном режиме включение "горячего" и отключение "холодного" воздухонагревателей происходят в середине периода "теплого" аппарата. Применяют различные комбинации режимов. В соответствии с режимом работы блока воздухоподогревателей, строится и система его отопления. Но во всех случаях к конструкциям и режимам работы горелок предъявляются специфические требования, вызванные условиями эксплуатации. Горелки должны обеспечивать сгорание газа до входа продуктов сгорания в насадку, исключать локальные перегревы кладки камеры горения, вызывающие ее выпучивание, трещины, наклоны и обрушения.

Газовые обогреватели

Теплогенераторы представляют собой устройства для подогрева воздуха, используемого для воздушного отопления, вентиляции помещений, для получения смеси продуктов сгорания и воздуха, применяемого в качестве теплоносителя в сушильных процессах.

В теплогенераторах сжигается в основном природный газ или легкое дизельное топливо. Различают два типа теплогенераторов: смесительные воздухоподогреватели и рекуперативные. В смесительных воздухоподогревателях продукты сгорания топлива смешиваются в определенных пропорциях с нагреваемым воздухом, поднимая его температуру. В воздухоподогревателях рекуперативного типа тепло от продуктов сгорания передается воздуху через разделяющую стенку.

Теплогенераторы оснащаются либо обычными горелочными устройствами, применяемыми для печей и топок, либо специальными, являющимися неотъемлемой частью воздухоподогревателя.

3. Воздухоподогреватель газовый ГЦ-100

В качестве примера приведем схему в газового воздухоподогревателя ГЦ-100. Данное устройство разработано совместно научно-производственными фирмами "Горелочный центр" и "Горизонт", г. Екатеринбург.

Рис. 4. Газовый воздухоподогреватель ГЦ-100: 1 — вентилятор с приводом; 2 — газопровод; 3 — электромагнитный клапан; 4 — воздухозаборник; 5 — газовое сопло; 6 — камера горения; 7 — отбойный лист; 8 — опора камеры горения; 9 — пульт управления; 10 — корпус воздухоподогревателя; 11 — датчик наличия потока; 12 — электрод зажигания.

При работе осевого вентилятора поток воздуха, нагнетаемый в цилиндрический канал, неравномерный особенно на начальном участке вблизи лопаточного аппарата. Основной поток воздуха движется по периферии канала вблизи его стенок. На оси корпуса наблюдается обратное течение воздуха в сторону вентилятора. Для обеспечения подвода части воздуха, необходимого для сгорания газа, к месту выхода газовых струй из сопла, расположенного на оси камеры сгорания, камера сгорания имеет четыре воздухозаборных устройства. Эти устройства выполнены в виде П-образных приемников, расположенных в кольцевом зазоре между стенкой камеры сгорания и корпусом нагревателя. Выходящие потоки из каждого воздухозаборника тангенциально направляются в горелочное устройство, где создается вихревой поток, способствующий интенсивному смесеобразованию. Воспламенение смеси и контроль наличия пламени осуществляются электродами, установленными на торцевой стенке горелки. Для улучшения перемешивания продуктов сгорания с транзитным потоком воздуха, на выходе из камеры горения установлен съемный отбойный лист.

Заключение

Подводя итог нашей работе следует отметить что основной функцией воздухоподогревательных и воздухонагревательных приборов является передача тепла воздуху. Воздухоподогреватели широко используются для отопления, а так же в металлургии и теплоэнергетике. Конструкции воздухоподогревателей постоянно совершенствуются для увеличения их КПД.

5