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蓄热球与蜂窝体的蓄热能力、传热能力对比

添加时间:2020年1月8日  浏览次数:

为了比较首先叙述一下蓄热球的透热深度。根据蓄热球表面热流强度和下列物理参数,可以计算出蓄热球的透热时间和透热深度。蓄热球的物理参数取值如下:导热系数1.6W/m·K;比热:1100J/kq·K;重度:2800 kq/m³;小球直径:φ15mm导温系数为:0.00187m㎡/h通过计算和实际测定得知在蓄热体加热和冷却过程中,蔷热体的表面热流强度随温度降低而有所下降,在正常换向周期内,表面热流强度变化幅度很小约5%以内,因此可按表热流强度不变来计算。在前面给出的各参数条件下,表面与中心达到恒定温差的时问为22秒,22秒后表面与中心保持恒定温差等速升温,恒定温差值为33℃。也就是说φ15mm小球约22秒即可热透(由均一温度到有恒定温差)。如果由升温转变到降温即由正向温差转变为负向温差则按时间加倍计算约44秒。由上得知;如果换向周期为60秒,则在一个换向周期内蓄热球已可以从正向温差转变为负向温差,蓄热球中没有不参与热交换的“芯子”但是 ,由于蓄热球内外存在温差,球的蓄热能力要下降。下降值计算如下:假定球加热到表面温度115O℃,则中心温度为1150±33 ,由蓄热球内部呈抛物线温度分布求出蓄热球的平均温度,平均温度为1136~1164~C。在这个温度分布下,可以等效认为无温差蓄热球重度由2800kg/m³ 变为2767kg/m³ (即用比重2800kg/m³的蓄热球,只能按2767kg/m³计算蓄热量 )。重度下降不到2%。目前蓄热球重度约2500~3500kg 。下降幅度可忽略不计。

蓄热球

1:蓄热球与蜂窝体蓄热能力的比较

小球比重取2800kg/m³ 、直径取φl5,每1000(n)m³/h空气约需小球240~280kg,按260kg计算 ,小球每升降1度的蓄热量为260×1.1=286kJ/℃。如果换向时间为1分钟,空气加热温度为1150℃,则空气从蓄热体接受到27000kJ热量。由于空气接受的热量是从蓄热体降温放出来的,因此60秒内蓄热球将温降为95℃,空气降温也接近95℃。蓄热体的热惰性愈大,空气预热温度的波动愈小。预热温度的平均值为1102.5℃,换向时间愈长空气平均下降幅度愈大。单位为标态(0℃,1标准大气压)立方米,用(n)表示。用同样方法计算蜂窝体的蓄热能力,仍以1000(n)m³/h空气为基准,每1000(n)m³/h空气需蜂窝体重量约130~150kg,为蓄热球重量的50%~60%,较轻的蓄热体降低了蓄热能力,它的热惰性比蓄热球大约小一半,空气温度下降速度约每秒3度。如果换向时间仍为1分钟 ,则蜂窝式蓄热体换向前后温降约180℃~200℃,由于蓄热体温度的降低空气预热温度也等幅下降,空气平均预热温度要比小球式蓄热体低45℃ ~50℃。预热温度降低将使燃料的热利 用率降低。两者比较燃料消耗要增加约5%。(如果用经济来比较,大约每年节约的燃料费相当于所用蜂窝体价值数倍)如果要使空气预热温度相同,则换向时间只能为30秒,换向阀寿命将相差一倍,同时空煤气换向损失也将增加一倍 ,空气换向损失的是热空气 ,煤气 换向损失的是煤气,换向损失将增加煤气 0.6%左右 。 蓄热体越大换向损失也越大。因此过分减少换向时间不一定有利 。

2 蓄热球与蜂窝体传热能力比较

仍用上面参数来加以说明,每预热1000 (n)m/h取φ15mm蓄热球260kg蜂窝体取140kg(0.185m³)进行比较。蓄热球具有表面积38㎡,蜂窝体具有表面积106㎡,表面积为蓄热球的2.8倍。但是由于蓄热球中气流成不规则流动,蓄热球表面的附面层被减薄和破坏,因此表面的传热强度要比蜂窝体大很多,约为蜂窝式蓄热体的3.5倍。 两者比较小球式蓄热体的传热能力比蜂窝体要大。由于传热能力的影响因素较多,流速 、流体扰动 、流道长度等 ,这里是在相同流体阻力下的比较 。

 

关键词:蓄热球   
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