Ваш браузер устарел
С 2019 года сайт компании Термо-Северный Поток не поддерживает работу в браузерах
Microsoft Internet Explorer. Корректная работа сайта гарантируется в браузерах: Microsoft Edge,
Google Chrome, Яндекс.Браузер, Mozilla Firefox, Opera и др. на базе ядра Chromium.
Изготовление теплообменного
оборудования для вашего
производства
Разработка проектов по индивидуальным требованиям от 100 кг
до 1000 тонн и от 85 до 20 000 кВт, температура до 1300°С
для предприятий России, стран ближнего и дальнего зарубежья.
Скачать опросный лист
8 800 550-10-50
+7 499 648-02-50
195027, Россия, Санкт-Петербург, Пискаревский пр. д.2
inbox@recuperator-termo.ru

Сравнение эффективности рекуператоров

В данной работе представлен сравнительный анализ расчетных параметров различных конструкций металлических рекуператоров с рекуператорами типа ОПТ.

Существующие сегодня конструкции металлических рекуператоров имеют серьезные недостатки, которые часто определяют отсутствие этих устройств в технологических установках и процессах.

Недостатки традиционных рекуператоров:

  • Неудовлетворительные массогабаритные показатели;
  • Сложность или невозможность ремонта конструкции теплообмена;
  • Склонность конструкций к короблению и разрушению вследствие возникновения термических напряжений из-за значительнойразнотолщинности элементов неравномерного их нагрева и охлаждения, т.е из-за низкой термопластичности конструкций. У трубчатых рекуператоров частовозникают локальные зоны перегрева вследствие неравномерности распределения потоков воздуха по трубам. В короткие трубные петлипоступает больше воздуха ввиду их меньшего сопротивления, а в длинные петли воздуха поступает меньше. В результате, из-за неравномерности распределения воздушных потоков в зоне сварных швов возникают дополнительные термические напряжения
  • В традиционных конструкциях имеет место неравномерность распределения газовых потоков по поперечному сечению боровов, дымоходов, дымопроводов, что также негативно сказывается на процесс обогрева теплообменных поверхностей уже непосредственно в самом рекуператоре. В данном случае имеет место неравномерное тепловое расширение элементов узлов, т.е. возникают термические напряжения и как следствие повреждаются сварные соединения и теплообменные поверхности.

Существенным недостатком традиционных теплообменников является низкий показатель компактности (отношение площади их теплообменных поверхностей к объему, м2/м3)

Данный показатель отражает рациональность компоновки устройства и как следствие эффективность теплообмена между газовой греющей и нагреваемой средами.

Ниже будет рассмотрен указанный показатель компактности, при сравнительном анализе различных конструкций металлических рекуператоров с рекуператорами ОПТ.

Особенность и специфичность конструктивного исполнения теплообменных поверхностей рекуператоров ОПТ обеспечивает фактор равномерного распределения входящих потоков (как по дымовой, так и по воздушной сторонам). Газовые потоки при входе в рекуператор равномерно распределяются на многочисленные мини – потоки, и их движение (потоков) осуществляется в узких щелевых каналах. Данные обстоятельства кардинально увеличивает степень равномерного обогрева теплообменных поверхностей, как со стороны греющей среды, так и со стороны нагреваемой. Это, в свою очередь, снижает появление термических напряжений и соответственно разрушений конструкции. Тому же способствует равно толщинность элементов рекуператоров ОПТ .

Рекуператоры ОПТ изготавливаются из нержавеющей тонколистовой стали, толщина всех теплообменных поверхностей обычно равна 1,5 мм

Преимущества рекуператоров ОПТ

  • Низкие массогаборитные показатели (в 2-8 раз меньше, чем у традиционных аналогов)
  • Возможность создания любых тепловых мощностей по теплосъему.
  • Простота облуживания, транспортировки, монтажа и ремонта.
  • Равномерность распределения газовых потоков непосредственно в самом рекуператоре.
  • Низкая тепловая инерционность теплообменных поверхностей.
  • Высокая термопластичность конструкции
  • Возможность эксплуатации теплообменных поверхностей в агрессивных газовых средах.
  • Возможность очистки и самоочистки газо-воздушных трактов от продуктов сгорания, т.к. каналы конструкции прямолинейные, а низкие аэродинамические сопротивления позволяют обеспечить значительные скорости.
  • Доступность к каждой модульной секции при монтаже, ремонте и осмотре.
  • Отсутствие в конструкции трубной доски исключает термические напряжения, т.к. все теплообменные поверхности имеют одинаковую малую толщину.
  • Возможность использования различных марок стали для модульных секции рекуператора в зависимости от условий эксплуатации.
  • Наличие внутренней компенсации термических расширений, благодаря чему ихв некоторых случаяхможно монтировать без компенсаторов.
  • Низкая стоимость приобретения рекуператора ОПТ, а также низкая стоимость эксплуатационных расходов и соответственно быстрая окупаемость (как правило менее года).

Индивидуальные технические характеристики рекуператоров ОПТ

Технические характеристики рекуператоров ОПТ могут подбираться оптимальными для конкретных требований заказчика и могут меняться в широких пределах в зависимости от ряда параметров:

  • скорости газовых сред (нагревающей, нагреваемой);
  • шага оребрения и высоты ребер базового элемента рекуператора (оребреной панели);
  • направления движения газовых сред;
  • количества ходов воздушного тракта; компоновки модульных секций.

Анализируя вышеуказанную информацию по существующим металлическим рекуператорам и рекуператорам ОПТ изложим технические параметры вышеуказанных рекуператоров в виде таблиц, где укажем исходные и расчетные параметры согласно техническим литературным источникам*. Расчеты рекуператоров ОПТ, проводились по компьютерной программе разработанной ООО «Термо Северный Поток» — TERMO (версия 4.1).

Сравнение рекуператора трубчатого U-образного и рекуператора ОПТ


Рекуператор
трубчатый U – образный

Рекуператор
типа ОПТ
Температура дымовых газов на входе, °С
1 000
1 000
Температура дымовых газов на выходе, °С
845
834
Расход дымовых газов, нм3/час
14 500
14 500
Температура воздуха на входе, °С
0
0
Температура воздуха на выходе, °С
400
430
Расход воздуха, нм3/час
7 000
7 000
Ориентировочные габариты, мм*мм*мм
1750x
4513x
1115
1680x
840x
1000
Ориентировочный объем конструкции, м3
8,8
1,4
Ориентировочная масса трубчатки, кг
3 940
1 080
Число ходов по дыму
1
1
Число ходов по воздуху
2
2
Сопротивление на пути, движения воздуха, мм.вод.ст
117
164
Сопротивление на пути, дымовых газов, мм.вод.ст
5
4
Площадь теплопередающей поверхности, м2
75
78
Тепловой поток (теплосъем) кВт
1 032
1 090

Технические параметры по существующим конструкциям металлических рекуператоров
в
части
исходных и расчетных данных, приняты в следующих информационно-технических
источников:

1 «Рекуператоры для промышленных печей». Автор: Тебеньков Б.П.,
издательство
«Металлургия», Москва, 1975 г.

2 «Современные нагревательные и термические печи» Авторы: Гусовский
В.Л., Ладыгечев
М.Г., Усачев А.Б., издательство «Машиностроение», Москва,2001 г.

3 «Справочник конструктора печей прокатного производства». Авторы:
Тымчак В.М.
Гусовский В.Л. и другие. Издательство «Металлургия», Москва. 1969 г.

Оставить заявку

Сравнение газотрубного рекуператора из прямых труб 
(с двумя трубными досками) и рекуператора
ОПТ


Рекуператор газотрубный

Рекуператор ОПТ
Температура дымовых газов на входе, °С
1 100
1 100
Температура дымовых газов на выходе, °С
690
787
Расход дымовых газов, нм3/час
5 300
5 300
Температура воздуха на входе, °С
20
20
Температура воздуха на выходе, °С
500
500
Расход воздуха, нм3/час
4 200
4 200
Ориентировочные габариты, мм*мм*мм
1100x
1620x
2200
848x
840x
570
Ориентировочный объем конструкции, м3
3,92
0,4
Ориентировочная масса, кг
2 700
630
Число ходов по дыму
1
1
Число ходов по воздуху
4
2
Сопротивление на пути, движения воздуха, мм.вод.ст
231
289
Сопротивление на пути, дымовых газов, мм.вод.ст
21,4
15
Площадь теплопередающей поверхности, м2
56,2
36
Тепловой поток (теплосъем) кВт
756
755
Анализируя основные показатели указанные в данной
таблице отметим следующее:
  1. Геометрический объем трубчатки газотрубного четырехходового
    рекуператора
    почти в 10 раз выше чем у ОПТ.
  2. Масса газотрубного рекуператора с двумя трубными досками в 4 раза
    больше,
    чем у ОПТ. Рекуператор газотрубного типа на входной дымовой стороне
    оснащен
    компенсатором с целью компенсации температурного удлинения конструкции
    при
    ее высоте — 2200 мм.
  3. Показатель компактности рекуператора ОПТ равен 13 м2/м3 = 36/0,4 = 90,
    а у
    газотрубного он равен 13 м2/м3 = 56,2/3,92 = 14, т.е. рекуператор ОПТ
    компактнее газотрубного более чем в 6 раз.
Оставить заявку

Технические параметры по существующим конструкциям металлических рекуператоров
в
части
исходных и расчетных данных, приняты в следующих информационно-технических
источников:

1 «Рекуператоры для промышленных печей». Автор: Тебеньков Б.П.,
издательство
«Металлургия», Москва, 1975 г.

2 «Современные нагревательные и термические печи» Авторы: Гусовский
В.Л., Ладыгечев
М.Г., Усачев А.Б., издательство «Машиностроение», Москва,2001 г.

3 «Справочник конструктора печей прокатного производства». Авторы:
Тымчак В.М.
Гусовский В.Л. и другие. Издательство «Металлургия», Москва. 1969 г.

Сравнение трубчатого радиационного рекуператора и рекуператора ОПТ


Рекуператор трубный радиационный


Рекуператор типа ОПТ

Температура дымовых газов на входе, °С
1 200
1 200

Температура дымовых газов на выходе, °С
916
962

Расход дымовых газов, нм3/час
2 200
2 200

Температура воздуха на входе, °С
20
20

Температура воздуха на выходе, °С
350
352

Расход воздуха, нм3/час
2 000
2 000

Ориентировочные габариты, мм*мм*мм
960x
960x
1800
420x
840x
440

Ориентировочный объем конструкции, м3
1,2
0,16

Ориентировочная масса, кг
270
228

Число ходов по дыму
1
1

Число ходов по воздуху
1
1

Сопротивление на пути, движения воздуха, мм.вод.ст
самотяга
самотяга

Сопротивление на пути, дымовых газов, мм.вод.ст
1

Площадь теплопередающей поверхности, м2
7,3
13

Тепловой поток (теплосъем) кВт
243,5
244

Анализируя основные показатели указанные в данной таблице
необходимо отметить следующее:
  1. Геометрический объем трубчатого радиционого рекуператора превышает объем
    рекуператора ОПТ в 7,5 раз. Показатели компактности трубачатого радиционного
    рекуператора равен 6, а у ОПТ показатель равен 81, т.е. ОПТ условно компактнее в 13
    раз.

Оставить заявку

Технические параметры по существующим конструкциям металлических рекуператоров
в
части
исходных и расчетных данных, приняты в следующих информационно-технических
источников:

1 «Рекуператоры для промышленных печей». Автор: Тебеньков Б.П.,
издательство
«Металлургия», Москва, 1975 г.

2 «Современные нагревательные и термические печи» Авторы: Гусовский
В.Л., Ладыгечев
М.Г., Усачев А.Б., издательство «Машиностроение», Москва,2001 г.

3 «Справочник конструктора печей прокатного производства». Авторы:
Тымчак В.М.
Гусовский В.Л. и другие. Издательство «Металлургия», Москва. 1969 г.

Сравнение игольчатого рекуператора, состоящего из односторнне-игольчатых труб длиной
800 мм и рекуператора ОПТ

table_1
Рекуператор игольчатый

table_2
Рекуператор типа ОПТ

Температура дымовых газов на входе, °С
750
750

Температура дымовых газов на выходе, °С
470
477

Расход дымовых газов, нм3/час
1 330
1 330

Температура воздуха на входе, °С
20
20

Температура воздуха на выходе, °С
320
332

Расход воздуха, нм3/час
1 340
1 340

Ориентировочные габариты, мм*мм*мм
3200x
880x
510
848x
840x
310

Ориентировочный объем конструкции, м3
1,44
0,22

Ориентировочная масса, кг
3 740
1 470

Число ходов по дыму
1
1

Число ходов по воздуху
4
2

Сопротивление на пути, движения воздуха, мм.вод.ст
92
91

Сопротивление на пути, дымовых газов, мм.вод.ст
2
1

Площадь теплопередающей поверхности, м2
9
19

Тепловой поток (теплосъем) кВт
147,5
154

Анализируя основные показатели указанные в данной таблице
необходимо отметить следующее:
  1. Массогабаритные параметры игольчатого, рекуператора особенно в его части весовой
    характеристики превышают массу рекуператора у ОПТ как в минимум в 3,5 раза.
  2. Показатель компактности игольчатого рекуператора равен 6,25м2/м3 а у рекуператора
    ОПТ он равен 95 м2/м3, т.е. условно ОПТ ориентировочно в 19 раз компактнее чем
    игольчатый рекуператор.
  3. По конструктивному исполнению игольчатый рекуператор имеет весьма существенный
    недостаток в части газоплотности всей конструкции, т.к. при недостаточном хорошем
    монтаже и плохом уплотнении это приводит к значительному снижению эффективности
    работы рекуператора в следствии утечки части воздуха в поток дымовых газов. В
    данном случае игольчатый рекуператор имеет 4-х ходовую компоновку по воздушному
    потоку и вероятность перетока весьма высока, согласно данным технической литературы
    (1) степень перетока может достигать 15%.

Оставить заявку

Технические параметры по существующим конструкциям металлических рекуператоров
в
части
исходных и расчетных данных, приняты в следующих информационно-технических
источников:

1 «Рекуператоры для промышленных печей». Автор: Тебеньков Б.П.,
издательство
«Металлургия», Москва, 1975 г.

2 «Современные нагревательные и термические печи» Авторы: Гусовский
В.Л., Ладыгечев
М.Г., Усачев А.Б., издательство «Машиностроение», Москва,2001 г.

3 «Справочник конструктора печей прокатного производства». Авторы:
Тымчак В.М.
Гусовский В.Л. и другие. Издательство «Металлургия», Москва. 1969 г.

Сравнение марки «термоблок» (чугунно-стальной) и рекуператора ОПТ


Марка «термоблок»


Рекуператор типа ОПТ

Температура дымовых газов на входе, °С
1 000
1 000

Температура дымовых газов на выходе, °С
785
808

Расход дымовых газов, нм3/час
220
220

Температура воздуха на входе, °С
20
20

Температура воздуха на выходе, °С
215
215

Расход воздуха, нм3/час
268
268

Ориентировочные габариты, мм*мм*мм
400x
600x
400
210x
210x
230

Ориентировочный объем конструкции, м3
0,1
0,01

Ориентировочная масса, кг
600
17

Число ходов по дыму
1
1

Число ходов по воздуху
1
2

Сопротивление на пути, движения воздуха, мм.вод.ст
44
43

Сопротивление на пути, дымовых газов, мм.вод.ст
0,55
1

Площадь теплопередающей поверхности, м2
1,92
1

Тепловой поток (теплосъем) кВт
19
19

При установки рекуператора ОПТ на печи над ним необходимо установить дымоотводящий потрубок
(мини-дымовую трубу), с целью обеспечения геометрического напора и создания самотяги над
рекуператором. Дымоотводящий патрубок высотой 2,5 метра обеспечит уровень самотяги равный
ориентировочно 2 мм. водяного столба, что будет достаточным для преодоления сопротивления
на пути движения дымовых газов в рекуператоре ОПТ.

Анализируя основные показатели указанные в данной таблице
необходимо отметить следующее:
  1. Массогабаритные параметры рекуператора «термоблок», превышают массу рекуператора
    ОПТ как в минимум в 35 раз.
  2. Показатель компактности у «термоблока» равен 11 м2/м3 а у ОПТ 100 м2/м3 т.е.
    условно ОПТ ориентировочно в 9 раз компактнее, чем рекуператор «термоблок».
    Необходимо так же отметить в современной технической литературе (2) конструкция
    рекуператоров марки «термоблок» вообще не рассматриваются, т.к. в настоящее время
    они не применяются при сооружении новых промышленных печей вследствии их низкой
    технической эффективности в части теплосъема, а так же в виду сложности их
    изготовления с применением литейной технологии, особенно это касается конструкции
    рекуператоров «термоболок» больших габаритных размеров.

Оставить заявку

Технические параметры по существующим конструкциям металлических рекуператоров
в
части
исходных и расчетных данных, приняты в следующих информационно-технических
источников:

1 «Рекуператоры для промышленных печей». Автор: Тебеньков Б.П.,
издательство
«Металлургия», Москва, 1975 г.

2 «Современные нагревательные и термические печи» Авторы: Гусовский
В.Л., Ладыгечев
М.Г., Усачев А.Б., издательство «Машиностроение», Москва,2001 г.

3 «Справочник конструктора печей прокатного производства». Авторы:
Тымчак В.М.
Гусовский В.Л. и другие. Издательство «Металлургия», Москва. 1969 г.