VŠB Technická univerzita Otrava Fakulta trojní Katedra energetiky Návrh výměníku pro využití palin z krokové pece ve VÚHŽ Dobrá Heat Exchanger Project for Combution Gae Heat Utiliation of Walking Beam Furnace in VÚHŽ Dobrá Student Vedoucí bakalářké práce: Ondřej Baron doc. Ing. Zdeněk Kadlec, Ph.D. Otrava 2015
Anotace Baron, O. Návrh výměníku pro využití palin z krokové pece ve VÚHŽ Dobrá: bakalářká práce. Otrava: VŠB Technická univerzita Otrava, Fakulta trojní, Katedra energetiky, 2015, 47. Bakalářká práce, vedoucí: doc. Ing. Zdeněk Kadlec, Ph.D. Předmětem této bakalářké práce je návrh tepelného výměníku pro využití odpadního tepla palin z krokové pece ve VÚHŽ a.. Dobrá. V úvodní čáti jou vyvětleny důvody využívání druhotných energetických zdrojů a předtavení polečnoti VÚHŽ a.. Čát druhá je věnována jednotlivým typům výměníků tepla, způobům přetupu tepla a použití výměníků. V čáti polední je proveden techiometrický výpočet palin, teploměnné plochy výměníku a náledný návrh akumulační nádrže, rozměrů a použití palinového výměníku. Annotation Baron, O. Heat Exchanger Project for Combution Gae Heat Utiliation of Walking Beam Furnace in VÚHŽ Dobrá: bachelor Thei. Otrava: VŠB Technical univerity of Otrava, Fakulty of Mechanical Engineering, Department of Power Engineering, 2015, 47p, Thei head: doc. Ing. Zdeněk Kadlec, Ph.D. The ubject of thi thei i the deign of the heat exchanger for heat recovery from flue ga from the walking beam furnace at VÚHŽ a.. Dobrá. In the firt part explain the reaon for the ue of econdary energy reource and performance of VÚHŽ a.. Company. The econd part i dedicated to the different type of heat exchanger, heat tranfer method and the ue of heat exchanger. In the final calculation i made toichiometric flue ga, heat exchange urface of the exchanger and the ubequent deign of torage tank, dimenion and ue of flue ga heat exchanger. Klíčová lova: Keyword: odpadní teplo, výměník, teplá užitková voda, akumulační nádrž wate head, exchanger, heating upply water, torage tank
Poděkování Rád bych touto formou poděkoval všem, kteří mi pomáhali při paní mé bakalářké práce. Především mé díky patří doc. Ing. Zdeňku Kadlecovi, Ph.D. za průběžné vedení, cenné rady a zkušenoti z praxe při návrhu výměníku. Rovněž děkuji Ing. Oldřichu Koláříkovi a Ing. Zbyňku Szeligovi Ph.D. za pomoc při aplikaci bilančních výpočtů palin a výměníku.
Obah Seznam použitých veličin a ymbolů... 9 1. Úvod... 12 2. Technologie a technický potenciál využití odpadního tepla... 13 2.1 Ohled na životní protředí... 13 2.2 Potenciál využití odpadního tepla... 13 2.3 Podmínky využívání odpadního tepla palin... 14 2.4 Důvody využití druhotných energetických zdrojů... 14 3. Výzkumný útav hutnictví železa a..... 15 4. Kroková pec... 16 5. Výměníky tepla... 18 5.1 Základní dělení... 18 5.1.1 Rozdělení výměníků podle způobu přenou tepla... 19 5.1.2 Rozdělení výměníků podle účelu a použití... 19 5.1.3 Rozdělení výměníků podle toku média... 19 5.2 Trubkové výměníky tepla... 20 5.2.1 Dvoutrubkový výměník... 21 5.2.2 Shell & Tube kotlové... 22 5.3 Dekové výměníky... 23 5.3.1 Deka v rámu... 24 5.3.2 Spirálové výměníky... 25 5.3.3 Dekožebrové kompaktní výměníky... 26 5.4 Ljungtröm regenerační výměník... 26 6. Návrh tepelného výměníku... 28 6.1 Stechiometrie... 28 6.2 Výkon výměníku... 31 6.2.1 Tepelná bilance pro paliny... 33
6.2.2 Tepelná bilance pro vodu... 35 6.3 Výpočet základních parametrů výměníku... 36 7. Návrh akumulační nádrže... 40 8. Závěr... 42 9. Seznam použité literatury... 43 10. Seznam použitých obrázků... 45 11. Přílohy... 46
Seznam použitých veličin a ymbolů V O2 objem kylíku [m 3 N m -3 N] V vz objem vzduchu [m 3 N m -3 N] V CO2 objem oxidu uhličitého ve palinách [m 3 N m -3 N] V N2 objem duíku ve palinách [m 3 N m -3 N] V H2 O objem vody ve palinách [m 3 N m -3 N] V O2 objem kylíku ve palinách [m 3 N m -3 N] V p objem vzniklých palin [m 3 N m -3 N] V p,(n) objem palin normálních [m 3 N m -3 N] n přebytek vzduchu [1] υ vlhkot vzduchu [1] T teplota [K] t teplota [ C] t tř třední teplota [ C] Δt tř třední logaritmická hodnota [ C] ρ hutota [kg m -3 ] m hmotnotní tok [kg -1 ] Q výkon [W] c p měrná tepelná kapacita [kj m -3 K -1 ] D vnější průměr trubky [m] d vnitřní průměr trubky [m] λ oučinitel tepelné vodivoti [W m -1 K -1 ] w rychlot palin [m -1 ] ω rychlot vody [m -1 ]
Re Reynoldovo kritérium [1] Nu Nueltovo kritérium [1] Pr Prantlovo kritérium [1] c kontanta závilá na druhu proudění [1] ε poměrná rozteč trubek [1] S 1 příčná rozteč trubek [mm] S 2 podélná rozteč [mm] α oučinitel přetupu tepla [W m -2 K -1 ] k oučinitel protupu tepla [W m -2 K -1 ] S teploměnná plocha [m 2 ] l t délka trubky výměníku [m] R poloměr zaoblení trubky [m] L trubka,oa délka trubky v oe [m] T trub,cel počet trubek, celkový [1] c šířka výměníku celková [m] h výška výměníku po kraj trubky [m] l délka výměníku [m] L celková délka výměníku přívodem palin [m] S palin průřez pro průchod palin [m 2 ] V p(sk) objem palin při třední teplotě [m 3-1 ] w p,(sk) kutečná rychlot palin [m -1 ] w H2 O kutečná rychlot vody [m -1 ] CH 4 obah methanu [%] N obah duíku [%] CO 2 obah oxidu uhličitého [%] C m H n obah nenaycených uhlovodíků [%]
O 2 obah kylíku [m] Horní index v vlhký uchý Dolní index t tř p vz teoretických kutečných třední paliny vzduch
1. Úvod V dnešní době dochází ke značnému nárůtu potřeby energie a paliv (zejména foilních) na celé Zemi. To měřuje k jejich vyčerpání a také zvyšování cen energií. Proto je nezbytně nutné, abychom šetřili tyto primární zdroje nižováním potřeby energie, využitím nových zdrojů energie či zefektivněním těch távajících. Jednou z těchto možnotí je využívání odpadního tepla. Využívání odpadního tepla palin při palování zemního plynu řadíme jako druhotný energetický zdroj. Odpadní teplo je v mnoha távajících průmylových podnicích vypouštěno do atmoféry. Pomocí technologie výměníků tepla (horkých trubic) lze doáhnout požadované přeměny nevyužitého tepla na zužitkovatelnou formu energie. Toto teplo lze využít k výrobě elektrické energie, chlazení průmylových pecí, vytápění výrobních hal a budov a taky k ohřevu teplé užitkové vody (dále jen TUV). Ve vé bakalářké práci e zabývám návrhem výměníku tepla pro využití palin z krokové pece ve VUHŽ a.. Dobrá k ohřevu TUV. Kroková pec je umítěna ve Výzkumném útavu hutnictví železa a.. v Dobré u Frýdku-Mítku a využívá e k ohřevu ocelových bram. V krokové peci je palován zemní plyn o určitém ložení. Spaliny o teplotě 350 C dopoud odcházely zcela nevyužity komínem do ovzduší. Proto e VÚHŽ a.. rozhodlo pro zavedení tepelného výměníku do palinového traktu k ohřevu TUV, případně k vytápění jedné z adminitrativních budov. 12
2. Technologie a technický potenciál využití odpadního tepla 2.1 Ohled na životní protředí Celovětové problémy v oblati ekologie, tedy ve vztazích činnotí člověka k okolnímu protředí, e nahromadily. Chceme-li i zachovat životní protředí v únoné míře, muíme nutně mobilizovat veškerý vůj um a chopnot k tomu, abychom dále toto protředí nezhoršovali. Na první pohled e zdá, že problémy ekologické a energetické polu příliš neouviejí, ale opak je pravdou. Racionální hopodaření prvotními energiemi, vyhledávání nových zdrojů, využívání druhotných a netradičních zdrojů má přímý vliv na zlepšení životního protředí. Je tedy třeba věnovat maximální pozornot všem racionálně využitelným novým zdrojům energie zde do kategorie druhotných zdrojů patří i odpadní teplo. Využíváním odpadního tepla lze výrazně připět k omezení nároků na primární zdroje energií, především pro potřeby vytápění a ohřevu TUV. Na přelomu 21. toletí e výrazně zdokonalila, potupně uvedla do provozu a vyvinula zařízení, která proce palného tepla garantují. Jou to protředky, které zajití vyoký faktor využití energie a nížení emií škodlivých látek vypouštěných do ovzduší. 2.2 Potenciál využití odpadního tepla Zpětné zíkávání tepla ze palin kotlů a pecí je jedním z nejefektivnějších zhodnocení nutných k vynaložení invetičních protředků. Jde téměř vždy o značná množtví využitelných horkých plynů o vyoké úrovni, která lze nepříliš ložitě tranformovat na horkou či teplou vodu. Mnohé plynové kotle užívané v praxi jak taršího typu, tak i novější kontrukce doud nejou vybaveny ekonomizérem pro využití palin. Spaliny odcházejí do komína bez dalšího využití. Při zabudování ekonomizéru do proudu palin vzniká dotatečná teploměnná plocha, pomocí níž lze odpadní teplo zíkat k přeměně na potřebnou energii. Pro každý tepelný zdroj lze využít řadu možnotí a variant při řešení této ituace. 13
2.3 Podmínky využívání odpadního tepla palin Množtví potřeby vody Čaový harmonogram potřeby vody Ekonomické rozvržení Teplota a množtví palin 2.4 Důvody využití druhotných energetických zdrojů Většina výrobních i nevýrobních proceů je doprovázena energetickými ztrátami. Například zavedením rekuperátoru či regenerátoru využívající odpadní teplo k ohřevu palovacího vzduchu nížíme energetické ztráty, tím i potřebu primárního zdroje a zároveň celkové náklady na výrobní proce. Základní důvody využití druhotných energetických zdrojů: nížení ekonomických nákladů na primární palivo ochrana životního protředí celkové nížení potřeby primárních zdrojů nížení nároků na vyokoteplotní odolnot kontrukcí komínů 14
3. Výzkumný útav hutnictví železa a.. Výzkumný útav hutnictví železa neboli VÚHŽ a.. je polečnot, jehož 100% akcionářem jou TŘINECKÉ ŽELEZÁRNY, a.. VÚHŽ a.. byla původně založena 1. dubna 1948 tehdejším generálním řediteltvím Čekolovenké hutě e ídlem v Praze. Jako akciová polečnot vznikla až 1. května 1992 kupónovou privatizací. VÚHŽ a.. ídlí ve vybudovaném areálu v Dobré u Frýdku-Mítku. Společnot e předtavuje vou maloériovou výrobou zaměřenou především exportním měrem na oblat hutní výroby (odtředivé lití, válcování profilů za tepla) a výrobou měřící, regulační a automatizační techniky pro průmyl. Další hlavní oučátí podniku je zázemí pro výzkum, vývoj nových materiálů a technologií, akreditované zkušebnictví a poradentví. VÚHŽ a.. exportuje pře polovinu vé výroby mimo Čekou republiku. Největšími odběrateli jou Německo, Itálie, Francie, Polko. Mimo Evropkou unii také Saudká Arábie, Indie nebo Čína. Obr. 1 Letecký nímek areálu VÚHŽ a.. Dobrá [11] 15
4. Kroková pec Kroková pec je primární trojní zařízení loužící k ohřevu bram ve válcovnách i k tepelnému zpracování. Provedení krokových pecí pro tepelné zpracování vázky tvaru tyčí a hřídelí, např. výkovků z rotačního kování, je založeno na ověřených kontrukcích krokových mechanizmů nechlazenými kovovými trámci, na oboutranném ohřevu materiálu k doažení vyoké homogenity teplotního pole po průřezu pece a na ymetrii rozložení teplot ve vázce. Pohyb v peci je nepravidelný (v krocích). Roštnice (základní prvek činné plochy roštu) dopravníku jou navrženy pro teploty blížící e 1000 C ze žáruvzdorné litiny. Pro vyšší teploty jou roštnice keramické. Základním tavebním prvkem krokovacího mechanizmu je dvojice lišt. Jedna z lišt je pevně pojena nítějí pece a druhá lišta je pohyblivá ve vertikálním měru. Obě lišty mají profil trojúhelníků, které vytváří tvarově hodné zářezy. Obr. 2 Schéma trojúhelníkového profilu trámu [6] Ty umožňují provádět krokovací cyklu pouze ve vertikálním měru. Krokovací zařízení je umítěno pod pecí. Pomocí dvou hydraulických motorů je zajištěn pohon mechanizmu. Zařízení je chráněno žárobetonovou izolací. Obr. 3 Žáruvzdorný trám [7] Parametry pece: palivo: zemní plyn množtví paliva: 0,0236 [m 3-1 ] výkon: 1 500 [kw] 6 vertikálních hořáků teplota v komoře: 1 200 [ C] teplota palin: 700 [ C] š x d 4,3x4,16 [m] výkon pece: 2,5 [tun. hod -1 ] 16
Materiál pro náledné válcování je ohříván ze tudeného tavu, z venkovní teploty (kde je materiál kladován) na teplotu 980 C. Ohřev materiálu je prováděn v průchozí komoře, kde je intalováno 6 vertikálních hořáků. Obr. 4 Kroková pec Teplota palin v komoře e pohybuje kolem 1 200 C. Spaliny z komory jou vedeny dále o teplotě 700 C do rekuperátoru, který předehřívá palovací vzduch. Z rekuperátoru jou paliny o teplotě cca 350 C vedeny kouřovodem do komína. Právě do tohoto kouřovodu (mezi távající rekuperátor a komín) by měl být vazen výměník loužící k ohřevu TUV pro adminitrativní budovu válcovny a ociální zařízení. Obr. 5 Spalinový kouřovod ukázkou vazení výměníku 17
5. Výměníky tepla Výměník tepla je ekundární energetické zařízení (začleněn mezi tranformátory) loužící efektivním přetupem tepla teplononým médiem vyokou koncentrací tepla na jiné médium. Jou zatoupeny jak ve výrobní, tak i v nevýrobní féře. V energetice e řadí výměníky mezi nejtarší a nejpoužívanější trojí zařízení. Členění z hledika jejich využití: ohřívače, kotle, výparníky. 5.1 Základní dělení VÝMĚNÍKY TEPLA SMĚŠOVACÍ POVRCHOVÉ REKUPERAČNÍ REGENERAČNÍ STĚNA ODDĚLUJE PROUDY PŘÍMÝ KONTAKT Obr. 6 Schématická truktura rozdělení výměníků Směšovací výměník nemá teploměnné plochy (chladící věž). Ohřívané a ohřívací médium e míchá a vytváří homogenní mě. Teplo je předáváno míením dvou médií o rozdílných teplotách. U chladících věží zajišťuje rychlot proudění vzduchu výška věže (tvar hyperboloid), případně ventilátor. Je třeba doplňovat ztráty vody. Regenerační dělíme na tatické nebo rotační. Regenerační výměníky jou tvořeny aborbéry tepla, kterými třídavě protéká teplé a chladné médium (ohříváky vzduchu a plynu vyokých pecí, ocelářkých pecí aj.). Ča vyměňování ekcí je dán dobou průchodu teplé vlny od vtupu do výtupu aborbéru. 18
Rekuperační zde jou obě média rozdělena neproputnou těnou, která zabraňuje jejich promíení, avšak zajišťuje dotatečnou tepelnou vodivot. Teplo je předáváno z teplejšího média médiu chladnějšímu kontinuálně loženým přetupem tepla dělící těnou. V náledujících podkapitolách bude provedeno roztřídění a tručný ouhrn informací jednotlivých druhů rekuperačních výměníků tepla. 5.1.1 Rozdělení výměníků podle způobu přenou tepla Konvekční výměník proudění médií rozhoduje o způobu předání tepla. Vtupní teplota palin e pohybuje okolo 700 800 C. Rekuperátory mohou být žebrované nebo jehlované. Obě kontrukce jou vytvořeny proceem lití. Výhodou je rozvinutá teploměnná plocha. rekuperátor jehlový max. přetup tepla k = 120 W. m -2. K -1 rekuperátor žebrovaný max. přetup tepla k = 50 W. m -2. K -1 Sálavý výměník většina množtví tepla e předá pouze áláním. Teplota na vtupní traně je 800 900 C. Kombinovaný výměník kombinace konvekčního a álavého přetupu tepla a teplota palin e přeně nevymezuje. 5.1.2 Rozdělení výměníků podle účelu a použití 1) Ohříváky u ohřívaného média dochází ke zvýšení teploty, aniž by došlo ke změně fáze (palinové ohříváky vody). 2) Výparníky ohřívané médium (kapalina) e mění v páru. 3) Přehříváky zařízení zajišťuje zvyšování teploty mokré yté páry, případně přehřáté páry. 4) Chladiče u ochlazovaného média dochází ke nižování teploty, aniž by došlo ke změně fáze. 5) Parní generátory ložený ytém výměníků (ohříváků, výparníku a přehříváků), louží k výrobě přehřáté (yté) páry z kapaliny. 6) Sušárny přivedením tepla doahuje nížení vlhkoti v pevné fázi. 5.1.3 Rozdělení výměníků podle toku média Protiproud 19
t Ai t Be Q t Ae t Bi Obr. 7 Protiproud tekutina: A-teplejší, B-chladnější, i-vtup, e-výtup Souproud t Ai t Bi Q t Ae t Be Obr. 8 Souproud Křížový tok média t Ai t Bi t Be t Ae Obr. 9 Křížový tok 5.2 Trubkové výměníky tepla Trubkové výměníky tepla byly začleněny do energetických zařízení již v 19. toletí. Nejčatěji e však používají pro útředí vytápění, ohřev teplé vody, potravinářký a textilní průmyl. Plášť a vnitřní čát výměníku je vyrobena převážně z autenitické oceli titanem, 20
který má vyokou odolnot proti mezikrytalové korozi. Teploměnné plochy tvoří trubky, nejčatěji však vazky trubek. Dvoutrubkové Kotlové (Shell & Tube) Vzduchové 5.2.1 Dvoutrubkový výměník Kontrukce tzv. trubka v trubce je kontrukce, v níž obě média proudí ouběžně (protiproud i ouproud) v trubce, či mezidruhových protorech. Výhody: Protiproud Vyoké tlaky (30 MPa plášť, 140 MPa trubka) Teplota (100 600 C) Pro jakákoliv média, nadná údržba Nevýhody: Drahé pro velké výkony (nad 1 MW) Exituje řada rozdílných ekupení, např. ve Obr. 10 Dvoutrubkový výměník [10] formě dvou trubek točených do pirály, případně šroubovice. Čato e také používají žebrované trubky. Dalším předmětem pro zvyšování oučinitele přetupu tepla e v laminárním režimu ovědčují různé vložky. A to ve formě zkroucených páků, nebo zvlněné plechové páky orientované ve měru oy trubky. Svařované plášťové výměníky tepla dvoutrubkové jou určeny především pro nejnáročnější aplikace použití (nejvyšší tlaky a teploty, požadavky na těnot). Obr. 11 Dvoutrubkový výměník trubka v trubce [8] 21
5.2.2 Shell & Tube kotlové Shell & Tube neboli výměníky kotlové jou již dlouhá léta nejčatějším typem výměníků, které jou vhodné pro vyoké teploty a tlaky médií. Jou univerzálně použitelné jak pro kapaliny, tak i plyny. Jedná e o nejrozšířenější typ používaný v chemickém průmylu (až 80 % v EU). Výhody: Přizpůobivot, robutnot Snadná údržba čištění, opravy Standardizace (kontrukce, výpočty, materiály) Pro jakákoliv média Nevýhody: Obr. 12 Shell & Tube [10] Velká zatavěná plocha Vzájemné měry proudů e v jednotlivých čátech výměníku mění. Záleží na vedení toku v mezitrubkovém protoru, který může být rozčleněn podélnými, nebo příčnými přepážkami. Směr proudění v trubkách lze měnit pomocí dělící přepážky v rozdělovacích komorách-hlavách výměníku. Obr. 13 Protiproud [10] 22
Obr. 14 Protiproud i ouproud [10] Na obrázku č. 12 vidíme typ výměníku, který má přední komoru rozdělenou přepážkou, takže polovinou trubek proudí tekutina zleva doprava, v pravé hlavě e proud obrací a dolními trubkami proudí zprava doleva. Díky přemítění toků v horní polovině dochází zde k ouproudu a v dolní polovině k protiproudu teploměnných médií. Toto upořádání proudu označujeme jako 1-2, což znamená jeden chod v plášti a dva chody v trubkách. Obr. 15 Kotlový výměník [8] 5.3 Dekové výměníky Základní rozdíl mezi trubkovými a dekovými výměníky je v tom, že trubka nee vyoký přetlak, kdežto deka ne. Dekový výměník tepla e kládá z tenkých kovových deek na obě nakládaných, tažených v horní čáti tyčemi. Takto nakládané deky jou 23
uloženy do rámů, případně navzájem pájeny. Média (primární a ekundární) jou přiváděna do ytému výměníku hrdly, která jou zaazena do víka hlavy. Deky e vyrábí v rozdílných velikotech různými vzory. To umožňuje přizpůobení výměníků různým provozním parametrům. Dekové výměníky mají větší účinnot než trubkové a také jou podtatně méně náchylné k zanášení. Výhody: Vyoký oučinitel přetupu tepla Rozebíratelnot nadná údržba Cena Efektivita (až 95 %) Nevýhody: Riziko netěnotí Životnot těnění Omezený rozah teplot a tlaků (2,5 MPa, 170 C) Obr. 16 Schéma proudění médií [10] Pouze pro kapaliny 5.3.1 Deka v rámu Jité omezení aplikovatelnoti předtavují vyoké teploty a netěnoti. To jou hlavní důvody menšího rozšíření v chemickém a potravinářkém průmylu. Na druhou tranu jou dekové výměníky vhodné pro velmi agreivní protředí, protože výrobci dodávají deky nejen z nerezové oceli, ale i z titanu a uhlíkových kompozitů. Dekové výměníky e vyrábějí i v nerozebíratelném provedení. Jde o pájené nebo vařované dekové výměníky. Ty e používají ve výměníkových tanicích rozvodu tepla a v technice chlazení. Pájené výměníky mají příputný tlak 3 MPa a teploty do 200 C, vařované jou určeny pro tlaky 4 MPa a teploty do 300 C. 24
Obr. 17 Dekový výměník rozebíratelný [16] 5.3.2 Spirálové výměníky Spirálové výměníky padají do kategorie dekových výměníků. Obě média proudí (obyčejně v protiproudu) ve pirálovitě křivolakých kanálech. Zakřivení má za náledek zvýšení intenzity přetupu tepla a nižuje kritickou hodnotu R e přechodu do turbulence. Nevýhodou, tejně jako u všech dekových výměníků, je omezení tlaků. Oproti trubkovým výměníkům jou pirálové kompaktnější mají při tejném zatavění protoru větší teploměnnou plochu. Další výhodou jou nízké tlakové ztráty a malý klon k zanášení, využití v potravinářkém, zpracovatelkém a metalurgickém průmylu. Obr. 18 Řez pirálovým výměníkem [12, 15] 25
5.3.3 Dekožebrové kompaktní výměníky Kompaktní dekožebrové výměníky jou výměníky měrnou teploměnnou plochou větší než 700 m 2 /m 3. Použití píše pro plyny a tlaky do 1 MPa, zcela vyloučena jou korozní média nebo média tendencí k zanášení. Rozah teplot bývá od -100 C až po 600 C pro kontrukce z nerezi. Vyoká je i efektivita, která e pohybuje okolo hranice 98 %. Rovné deky jou pájené k obě a prokládané vlněnými žebrovými dekami ve vakuové peci. Pro běžné užití e navrhuje edm i více proudů. Obr. 19 Žebrový výměník [10] 5.4 Ljungtröm regenerační výměník Princip regeneračního vertikálního výměníku Ljungtröm je znázorněn na obr. 20. Ohřívací médium předává teplo této výplni a náledně e dané naakumulované teplo předává médiu ohřívanému. Rotor je vetavěn do uzavřeného protoru, rozděleného a oučaně utěněného ektorovými dekami na palinovou a vzduchovou čát. Utěnění rotoru je provedeno pevnými kovovými ucpávkami upevněnými radiálně a axiálně na kontrukci mezi jednotlivými ektory. Výhřevná náplň muí plňovat několik požadavků, jako dobrý přeno tepla, malé tlakové ztráty, levné zhotovení, nadné čištění za provozu, odolnot proti korozi. Výhřevná náplň je uložena v rotoru ve dvou až třech vrtvách. 26
Obr. 20 Výměník Ljungtröm [14] 27
6. Návrh tepelného výměníku Na základě rešeršní čáti bakalářké práce navrhuji rekuperační trubkový výměník. Vodotrubný palinový výměník bude tvořen vazkem trubek upořádaných a točených za ebou. Celý vazek bude vazen do tělea výměníku. Spaliny budou proudit kolmo na vazek trubek. Podle toku média (vody) řadím tento výměník jako protiproudý. K ohřevu materiálu v krokové peci louží hořáky zemního plynu. Spotřeba zemního plynu je 84,96 m 3 N hod -1. Pomocí tepelného výměníku využijeme odpadní teplo z pece pro ohřev teplé užitkové vody. Zadané parametry vycházejí z průměrných provozních parametrů a z měření provedené firmou ENERGOS Mirolav Baručák v roce 2010. Zadané parametry: Množtví teplé vody: 1,80 [m 3 hod -1 ] Teplota palin na vtupu: 350,00[ C] Požadovaná teplota topné vod: 60,00 [ C] Teplota vody na vtupu do výměníku: 10,00 [ C] Přebytek vzduch ve palinách: 1,66 [%] Výhřevnot: 34 200,00 [kj m 3 ] Hutota: 0,69 [kg m 3 ] Koncentrace O 2 : 8,40 [%] Všechny výpočty byly provedeny v Microoft Office Excel 2007 (viz příloha č. 2). 6.1 Stechiometrie Složení zemního plynu: CO 2 = 0,05 [%, ], C m H n = 1,16 [%], N 2 = 0,79 [%], CH 4 = 98 [%] Spalovací rovnice 2CO O CO 2 2 2H 2 O2 2H 2O C H 2 y x O 4 xco y H 2 x y 2 2 2 O 28
C H 3,8O 2,6CO 2, m n 2 2 4H 2 O Množtví potřebného kylíku t V O2 = 2 CH 4 + 3,8 C m H n (1) CH 4 podíl methanu v palivu [1] C m H n podíl nenaycených uhlovodíků v palivu [1] t V O2 = 2 0,98 + 3,8 0,0116 = 2,004 [m 3 N m -3 N] Množtví vzduchu teoretického uchého V vz,t = V t O2 0,21 t V O2 množtví potřebného kylíku [m 3 N m -3 N] V vz,t = 2,004 0,21 [m3 N m -3 N] (2) Přebytek vzduchu n = 1 + O 2 0,21 O 2 (3) O 2 podíl kylíku ve palinách [1] n = 1 + 0,084 = 1,66 [1] 0,21 0,084 Množtví vody ve vzduchu V H2 O = 2 CH 4 + 2,4 C m H n (4) CH 4, C m H n viz rovnice č. 1 [1] V H2 O = 2 0,98 + 2,4 0,0116 = 1,988 [m 3 N m -3 N] Množtví vzduchu teoretického vlhkého υ V vz,t = V vz,t + V H2 O => (5) V vz,t Množtví vzduchu teoretického uchého (2) [m 3 N m -3 N] V H2 O Množtví vody ve vzduchu (4) [m 3 N m -3 N] υ V vz,t = 9,543 + 1,988 = 11,527 [m 3 N m -3 N] Vlhkot vzduchu υ = V υ vz,t V (6) vz,t V vz,t Množtví vzduchu teoretického uchého (2) [m 3 N m -3 N] υ Množtví vzduchu teoretického vlhkého (5) [m 3 N m -3 N] V vz,t υ = 11,527 9,543 = 1,208 [1] Množtví vzduchu uchého kutečného 29
V vz, = n V vz,t (7) V vz,t Množtví vzduchu teoretického uchého (2) [m 3 N m -3 N] n Přebytek vzduchu (3) [1] V vz, = 1,66 9,543 = 15,899 [m 3 N m -3 N] Množtví vzduchu vlhkého kutečného υ V vz, = υ V vz, (8) V vz, Množtví vzduchu kutečného uchého (7) [m 3 N m -3 N] υ Vlhkot vzduchu (6) [1] υ V vz, = 1,208 15,899 = 19,212 [m 3 N m -3 N] Objem CO 2 ve palinách V CO2 = CH 4 + 2,6 C m H n + CO 2 (9) CH 4 Podíl methanu v palivu [1] C m H n Podíl nenaycených uhlovodíků v palivu [1] CO 2 Podíl oxidu uhličitého v palivu [1] V CO2 = 0,98 + 2,6 0,0116 + 0,0005 = 1,011 [m 3 N m -3 N] Objem N 2 ve palinách V N2 = N 2 + 0,79 V vz, (10) V vz, Množtví vzduchu kutečného uchého (7) [m 3 N m -3 N] N 2 Podíl duíku v palivu [1] V N2 = 0,008 + 0,79 15,899 = 12,568 [m 3 N m -3 N] Objem H 2 O ve palinách V H2 O = 2 CH 4 + 2,4 C m H n + (υ 1) V vz, (11) V vz, Množtví vzduchu kutečného uchého (7) [m 3 N m -3 N] CH 4 Podíl methanu v palivu [1] C m H n Podíl nenaycených uhlovodíků v palivu [1] υ Vlhkot vzduchu (6) [1] V H2 O = 2 0,98 + 2,4 0,0116 + (1,208 1) 15,899 V H2 O = 5,301 [m 3 N m -3 N] Objem O 2 ve palinách V O2 = 0,21 V vz,t (n 1) (12) V vz,t Množtví vzduchu teoretického uchého (2) [m 3 N m -3 N] n Přebytek vzduchu (3) [1] V O2 = 0,21 9,543 (1,66 1) = 1,336 [m 3 N m -3 N] 30
Množtví vzniklých palin teoretických uchých V p,t = V CO2 + V N2 (13) V CO2 Objem CO 2 ve palinách (9) [m 3 N m -3 N] V N2 Objem N 2 ve palinách (10) [m 3 N m -3 N] V p,t = 1,001 + 12,568 = 13,569 [m 3 N m -3 N] Množtví vzniklých palin kutečných uchých V p, = V CO2 + V N2 + V O2 (14) V CO2 Objem CO 2 ve palinách (9) [m 3 N m -3 N] V N2 Objem N 2 ve palinách (10) [m 3 N m -3 N] V O2 Objem O 2 ve palinách (12) [m 3 N m -3 N] V p, = 1,011 + 12,568 + 1,336 = 14,914 [m 3 N m -3 N] Množtví vzniklých palin kutečných vlhkých υ V p, = V p, + V H2 O (15) V p, Množtví palin kutečných uchých (14) [m 3 N m -3 N] V H2 O Objem H 2o ve palinách (11) [m 3 N m -3 N] υ V p, = 14,914 + 5,301 = 20,215 [m 3 N m -3 N] Objem palin υ V p(n) = V p, SPOTŘ ZP (16) υ V p, Množtví palin kutečných vlhkých (15) [m 3 N m -3 N] SPOTŘ ZP Spotřeba zemního plynu [m 3 N hod -1 ] V p(n) = 20,215 84,96 = 1717,485 [m 3 N hod -1 ] 0,477 [m 3 N -1 ] 6.2 Výkon výměníku Měrná tepelná kapacita palin Výpočet byl proveden na základě VÚCHU, a.. Brno. Do indexu i zatupuje jednotlivé plyny ve palinách (CO 2, H 2 O, N 2, O 2 ). A B C D E CO2 31,95 3,570.10-2 -1,529E.10-5 2,312E.10-9 -3,758E.10-5 O2 24,33 1,661E.10-2 -7,446E.10-6 1,246E.10-9 6,777E.10-6 N2 23,63 1,254E.10-2 -4,136E.10-6 4,801E.10-10 1,724E.10-5 H2O 25,36 1,933E.10-2 -3,798E.10-6 1,751E.10-10 2,538E.10-5 tab. 1 Koeficienty pro výpočet c p 31
Měrná tepelná kapacita c pi = A i +B i T tř +C i T 2 +D i T 3 + E i t 2 22,4 T Teplota palin [K] t Teplota palin [ C] [kj m -3 K -1 ] (18) y i [1] c pi [kj m -3 K -1 ] c p [kj m -3 K -1 ] CO2 0,050 2,179 O2 0,066 1,433 N2 0,622 1,338 1,456 H2O 0,262 1,606 tab. 2 Výpočet měrné tepelné kapacity palin Měrná tepelná kapacita měi c p(měi) = c pi y i [kj m -3 K -1 ] (19) Hmotnotní tok vody t tř,h2 O = t vtup,h2o+t výtup,h 2O 2 t tř,h2 O = 35 = 10+60 10 [ C] (20) ρ H2 O = 994 [kg m -3 ] m H 2 O = V H2O ρ H 2O 3600 = 1,8 994 3600 m H 2 O = 0,497 [kg -1 ] (21) Výkon výměníku Q vým = m H 2 O C PH 2O (t výtup,h 2 O t vtup,h2 O) (22) Q vým = 0,497 1,1781 50 = 103,826 [kw] Teplota palin na výtupu Q vým = V SP C PSP (t p,vtup t p,výtup ) => t p,výtup (23) t p,výtup = t p,vtup Q vým V SP C PSP => 350 103,826 0,48 1,456 (24) t p,výtup = 200,6 [ C] 32
Střední logaritmická teplota Δt tř = t t ln t t Δt teplotní pád na začátku výměníku [ C, K] Δt teplotní pád na konci výměníku [ C, K] (25) Δt tř = 290 190,6 ln 290 190,6 = 236,81 [ C] t 2 = 350 C Spaliny Δt t 2 =201 C t 1 =60 C H 2 O Δt t 1 =10 C Protiproud Obr. 21 Průběh teplot v protiproudém výměníku 6.2.1 Tepelná bilance pro paliny Hodnoty pro výpočet kriteriálních rovnic jou aplikovány ze třední teploty palin. Charakteritickým rozměrem je vnější průměr trubky. Střední teplota palin t tř,p = t vtup,p+t výtup,p 2 Vnější průměr trubky = 350+200,6 2 = 275,3 [ C] (26) D = 0,029 [m] (27) Volím proudění kolmo na vazek trubek upořádaných třídavě. Potup výpočtu tedy dle nuceného obtékání válcových těle. 33
Obr. 22 Proudění kolmo na vazek trubek Volím: D = 29 mm; d = 25 mm S 1 = 90 mm; S 2 = 45 mm c = 0,41 n = 0,6 ε = ( S 1 S 2 ) 2 ε = 1,12 Součinitel tepelné vodivoti λ p,275,3 = 0,0431 [W m -1 K -1 ] (28) dle přílohy č. 1 Kinematická vikozita υ p,271,4 = 39,31 10 6 [m 2-1 ] (29) dle přílohy č. 1 Rychlot palin dle měření w = 3,8 [m -1 ] (30) Pr p = 0,664 [-] (31) dle přílohy č. 1 Reynoldovo kritérium Re = w D υ w Rychlot palin (30) [m -1 ] D Vnější průměr trubky (27) [m] υ Kinematická vikozita palin (29) [m 2-1 ] Re = 3,8 0,029 = 2803,7 [1] 39,31 10 6 (32) 34
Nueltovo kritérium Nu = c Re n Pr 0,33 ε (33) c Kontanta závilá na druhu proudění [1] Re Reynoldovo kritérium (32) [1] Pr Prantlovo kritérium (31) [1] ε Poměrná rozteč trubek [1] Nu = 0,41 2803,7 0,6 0,664 0,33 1,12 = 46,98 [1] Součinitel přetupu tepla α = Nu λ D Nu Nueltovo kritérium (33) [1] λ Součinitel tepelné vodivoti (28) [W m -1 K -1 ] D Vnější průměr trubky (27) [m] α = 46,98 0,0431 0,029 = 69,83 [W m -2 K -1 ] (34) 6.2.2 Tepelná bilance pro vodu Hodnoty pro výpočet kriteriálních rovnic jou aplikovány ze třední teploty vody. Rychlot vody volím 1 m -1. Střední teplota vody t tř,h2 O = t vtup,h2o+t výtup,h 2O 2 Vnitřní průměr trubky = 10+60 2 = 35 [ C] (35) d = 0,025 [m] (36) Kinematická vikozita vody υ = 7,3 10 7 [m 2-1 ] (37) Prantlovo kritérium Pr H2 O,35 = 4,98 [-] (38) dle přílohy č. 1 Reynoldovo kritérium Re = ω d υ ω Rychlot vody [m -1 ] d Vnitřní průměr trubky (36) [m] υ Kinematická vikozita vody (37) [m 2-1 ] (39) 35
Re = 1 0,025 7,3 10 7 = 34 246,6 [-] Nueltovo kritérium Nu = 0,0021 Re 0,8 Pr 0,43 (40) Re Reynoldovo kritérium (39) [-] Pr Prantlovo kritérium (38) [-] Nu = 0,0021 34246,6 0,8 4,98 0,43 = 177,71 [-] Součinitel přetupu tepla α 2 = Nu λ d Nu Nueltovo kritérium (40) [-] λ Součinitel tepelné vodivoti (příloha č. 1) [m 2-1 ] d Vnitřní průměr trubky (36) [m] α 2 = 177,71 0,623 0,025 = 4428,64 [W m -2 K -1 ] (41) 6.3 Výpočet základních parametrů výměníku Jako materiál výměníku a trubek volím ocel λ ocel = 43,031 [W m -1 K -1 ]. Součinitel protupu tepla k = 1 1 α1 + δ i λ i + 1 α2 (42) α 1 Součinitel přetupu tepla palin (34) [W m -2 K -1 ] α 2 Součinitel přetupu tepla vody (41) [W m -2 K -1 ] δ Tloušťka těny trubky [m] λ Součinitel tepelné vodivoti materiálu trubky [W m -1 K -1 ] k = 1 1 69,83 +0,029 0,025 + 1 43,031 4428,64 = 68,31 [W m -2 K -1 ] Teploměnná plocha S = Q vým k t tř Q vým Výkon výměníku (22) [W] k Součinitel protupu tepla (42) [W m -2 K -1 ] Δt tř Střední logaritmická teplota (25) [ C] S = 103826 68,31 232,3 = 6,42 [m2 ] (43) 36
Délka trubky výměníku l t = S π D S Teploměnná plocha výměníku (43) [m 2 ] D Vnější průměr trubky (27) [m] l t = 6,42 π 0,029 = 70,49 [m] (44) Délka trubky v oe Volím: R = 0,03 m l = 0,4 m n = 32 L trubka,oa = 2 (R + D ) + R 2 (n 1)) π + n l (45) 2 2 R Poloměr zaoblení trubky [m 2 ] D Vnější průměr trubky (27) [m] n Odhadovaný počet trubek [1] l Délka trubky [m] L trubka,oa = 2 (0,03 + 0,029 32 ) + 0,03 (32 1)) π + 0,4 2 2 2 L trubka,oa = 7,903 [m] Počet trubek, celkový T trub,cel = l t L trub,oa (46) l t Délka trubky výměníku (46) [m] L tr,oa Délka trubky v oe (47) [m] T trub,cel = 70,49 = 8,92 9 trubek 7,903 Šířka trubek ve vazku trubka,vazek = 2 (R + D ) + l (47) 2 R Poloměr zaoblení [m] D Vnější průměr trubky (27) [m] l Délka trubky [m] trubka,vazek = 2 (0,03 + 0,029 ) + 0,4 = 0,489 [m] 2 Šířka výměníku celková c = trubka,vazek + D (48) S trub,vaz Šířka trubek ve vazku (47) [m] 37
D Vnější průměr trubky (27) [m] c = 0,489 + 0,029 =0,518 [m] Výška výměníku po kraj trubky h = D + S 1 + S 2 1 ( T trub,cel 1) (49) 2 D Vnější průměr trubky (27) [m] S 1 Rozteč mezi trubkami [m] T trub,cel Počet trubek, celkový (46) [1] h = 0,029 + 0,09 + 0,09 2 (9 1) = 0,385 0,433 [m] 2 Délka výměníku l = S 2 + D + ( n 2 1) 2 S 2 (50) D Vnější průměr trubky (27) [m] S 2 Rozteč mezi trubkami [m] n Odhadovaný počet trubek [-] l = 0,045 + 0,029 + ( 32 1) 2 0,045 = 1,424 [m] Délka výměníku bez přívodu palin 2 l bez = (4 D) + l (51) D Vnější průměr trubky (27) [m] l Délka výměníku (50) [m] l bez = (4 0,029) + 1,424 = 1,54 Délka výměníku přívodem palin L celková = l bez + (2 l priruba ) (52) [m] l bez Délka výměníku bez přívodu palin (51) [m] l priruba Délka příruby, volím = 0,2 m [m] L celková = 1,54 + (2 0,2) = 1,94 Průřez pro průchod palin S palin = (h c ) ( trubka,vazek D T trub,cel ) (53) [m] h Výška výměníku po kraj trubky (49) [m] c Šířka výměníku celková (48) [m] trub,vazek Šířka trubek ve vazku (47) [m] D Vnější průměr trubky (27) [m] T trub,cel Počet trubek, celkový (46) [m] S palin = (0,433 0,518) (0,489 0,029 9) S palin = 0,0731 [m 2 ] 38
Objem palin při třední teplotě V SP(SK) = V SP(N) 273,15+t tř,p 237,15 V p(n) Objem palin normálních (16) [m 3 N -1 ] t tř,p Střední teplota palin (26) [ C] V SP(SK) = 0,477 273,15+271,42 237,15 = 0,958 [m 3-1 ] (54) Skutečná rychlot palin w palin,k = V p(sk) S palin (55) V p(sk) Objem palin kutečných (54) [m 3-1 ] S palin Průřez pro průchod palin (53) [m 2 ] w palin,k = 0,958 0,0731 = 13,1 [m -1 ] Skutečná rychlot vody w H2 O,k = m ρ T trub,cel π d2 4 Hmotnotní průtok vody (21) [kg -1 ] m ρ Hutota vody [kg m -3 ] T trub,cel Počet trubek, celkový [-] d Vnitřní průměr trubky [m] w H2 O,k = 0,497 994 9 π 0,0252 4 = 0,1 [m -1 ] (56) 39
7. Návrh akumulační nádrže Akumulační nádrž je zařízení umítěné v topném okruhu. Má podobu tlakové nádoby uložené většinou natojato (vertikálně). Je to zařízení loužící k akumulaci a ohřevu teplé vody. Pro rovnoměrné rozložení tlaků v nádrži je půdory akumulační nádrže kruhový. Do nádrže je vazen pirálový trubkový výměník, ve kterém proudí topná voda, která ohřívá vodu v záobníku. Ohřátá voda e odebírá v horní čáti. Přítok tudené vody e nachází ve podní čáti. Bývá upraven tak, aby nedošlo k promíení vodou již ohřátou. K docílení co nejmenších tepelných ztrát krze těnu nádrže, je nutné jí tepelně izolovat. Jako izolační materiál lze použít, minerální vatu, polyuretanovou pěnu, molitan, kaučukovou izolaci a další materiály. Akumulační nádrž muí také obahovat pojitný ventil na případný přetlak v nádobě a výpuť pro odkalení. Náledný návrh dle potřeby vody: potřeba vody: 1 [l. -1 ] po dobu 45 [min] = 2 700 [l. hod -1 ] Hmotnotí průtok vody v nádobě m zaokrouhlím na 3000 [l. hod -1 ]. Výledná velikot akumulační nádrže bude tedy 3000 [l]. Výkon akumulační nádrže Teplota vody na vtupu do akumulační nádrže: Požadovaná teplota vody na výtupu z nádrže: 10 [ C] 55 [ C] Q AN = m c p,h2 O (t AN,vý t AN,v ) (57) hmotnotní průtok vody (potřeba) [kg -1 ] m c p,h2 O měrná tepelná kapacita vody (příloha č. 1) [kj kg -1 K -1 ] t AN,vý výtupní teplota užitkové vody [ C] t AN,v vtupní teplota užitkové vody [ C] Q AN = 0,834 4,174 (55 10) = 156,81 [kw] Potřebná doba ohřevu nádrže t AN = Q AN Q vým (58) Q AN výkon akumulační nádrže (57) [W] Q vým výkon výměníku (22) [W] t AN = 156810 = 1,5 [hod] 103826 40
Z výpočtu tedy vyplývá, že potřebná doba ohřevu vody (na 55 C) v akumulační nádrži (3000 l) je 1,5 [hod]. 1 Ocelová maltovaná nádoba 2 Plášť nádrže 3 Výtup TUV 4 Čitící a revizní otvor 5 Cirkulace 6 Trubkový výměník 7 Vtup tudené vody 8 Mg anoda 9 Otvor pro přídavné topné těleo 10 Indikátor teploty 11 Jímka nímače teploty Obr. 23 Akumulační nádrž vloženým trubkovým výměníkem [18] 41
8. Závěr Cílem této bakalářké práce bylo navrhnout přílušný tepelný výměník pro využití odpadního tepla palin z krokové pece pro ohřev TUV. V teoretické čáti jem popal technologie a technické možnoti na využívání palin a rozebral kontrukci krokové pece. Dále jem zde uvedl rozčlenění a klaifikaci jednotlivých výměníků tepla a jejich použití v praxi. V praktické čáti jem provedl techiometrický výpočet vzniklých palin z krokové pece podle zadaných parametrů a také výpočet potřebné teploměnné plochy výměníku. Na základě zjištěných údajů, informací a výpočtů jem navrhl protiproudý vodotrubný palinový výměník. Tento trubkový výměník bude vazen pomocí bypau do távajícího palinového traktu a zapojen do okruhu ohřevu TUV, včetně navržené akumulační nádrže, čerpadel, expanzních nádob, měřících, regulačních a uzavírajících armatur. V době aturace akumulační nádoby a malého odbytu TUV bude možno pomocí výměníku také vytápět adminitrativní budovu válcovny (především v zimních měících) a ukládat teplo do dalších akumulačních nádrží. Tato invetice je z hledika cenové návratnoti a využitelnoti druhotných zdrojů energie janým úkazem nahy VÚHŽ a.. o co nejúpornější a přitom nejefektivnější proce výroby a fungování polečnoti. 42
9. Seznam použité literatury [1] DLOUHÝ, T.: Výpočet kotlů a palinových výměníků. Praha: Čeká technika, nakladateltví ČVUT, 1999. ISBN 978-80-01-03757-7 [2] ČERNÝ, V., JANEBA, B., TEYSSLER, J.: Parní kotle. Praha 1: SNTL nakladateltví technické literatury, 1983. [3] KADLEC, Z.: Průvodce dílení tepla pro požární peciality. Otrava: SPBI Spectrum, 2009. ISBN 978-80-7385-061-6 [4] KADLEC, Z., BLAHOŽ, V.: Základy dílení tepla. 2. vyd. Otrava: SPBI Spectrum, 2000. ISBN 80-9020001-1-7 [5] KYSELA, L.: Využití druhotných zdrojů energie. Poznámky k přednáškám Otrava: SPBI Spectrum, 2008. [6] TŘÍSKA, V., KITSCHKA, K.: Krokovací zařízení průběžné ohřívací pece. Otrava: 1990. CS 26 8742 B1 [7] JANEČEK, J.: Krokovací zařízení pro přeun trubek v ohřívací peci. Otrava: VŠB Technická univerzita Otrava, 2014. [8] BOLEK, R.: Využití odpadního tepla z krokové pece. Otrava: VŠB Technická univerzita Otrava, 2010. [9] VÍT, T.: Základy přenou tepla a hmoty II. Pomůcka pro přednášky a cvičení. Otrava 1998. [10] Index od 361/vyuka. [online]. [cit. 2015-05-13]. Dotupné z: http://f1.vb.cz/361/vyuka/. [11] VUHŽ a.. O VÚHŽ. [online]. [cit. 2015-05-13]. Dotupné z: http://www.vuhz.cz/page/c/o-firme/o-vuhz/predtaveni-polecnoti.php. [12] TZB info. Vytápění. [online]. [cit. 2015-05-13]. Dotupné z: http://vytapeni.tzb-info.cz/. [13] converter. Fyzikální tabulky. [online]. [cit. 2015-05-13]. Dotupné z: http://www.converter.cz/index.htm. 43
[14] Power Mag. Air Preheater. [online]. [cit. 2015-05-13]. Dotupné z: http://www.powermag.com/air-preheater-eal-upgrade-renew-plantefficiency/. [15] Základy tavby proceních zařízení. Spirálový výměník. [online]. [cit. 2015-05-13]. Dotupné z: http://uer.f.cvut.cz/pavel.hoffman/predmety/zsvz/zvz.htm. [16] Collection Picture 2015. Plate Heat Exchanger. [online]. [cit. 2015-05-13]. Dotupné z: http://ww5.b-id.com/81958-plate-heat-exchanger. [17] BRHEL, R.: Využití odpadního tepla z krokové pece. Otrava. VŠB Technická univerzita Otrava. 2014. [18] Družtevní závody Dražice trojírna. Ohřívače vody, bojlery: Sortiment. [online]. [cit. 2015-05-16]. Dotupné z: http://www.dzd.cz/c/ohrivace-vodybojlery. 44
10. Seznam použitých obrázků Obr. 1 Letecký nímek areálu VÚHŽ a.. Dobrá [11]... 15 Obr. 2 Schéma trojúhelníkového profilu trámu [6]... 16 Obr. 3 Žáruvzdorný trám [7]... 16 Obr. 4 Kroková pec... 17 Obr. 5 Spalinový kouřovod ukázkou vazení výměníku... 17 Obr. 6 Schématická truktura rozdělení výměníků... 18 Obr. 7 Protiproud... 20 Obr. 8 Souproud... 20 Obr. 9 Křížový tok... 20 Obr. 10 Dvoutrubkový výměník [10]... 21 Obr. 11 Dvoutrubkový výměník trubka v trubce [8]... 21 Obr. 12 Shell & Tube [10]... 22 Obr. 13 Protiproud [10]... 22 Obr. 14 Protiproud i ouproud [10]... 23 Obr. 15 Kotlový výměník [8]... 23 Obr. 16 Schéma proudění médií [10]... 24 Obr. 17 Dekový výměník rozebíratelný [16]... 25 Obr. 18 Řez pirálovým výměníkem [12, 15]... 25 Obr. 19 Žebrový výměník [10]... 26 Obr. 20 Výměník Ljungtröm [14]... 27 tab. 1 Koeficienty pro výpočet c p... 31 tab. 2 Výpočet měrné tepelné kapacity palin... 32 Obr. 21 Průběh teplot v protiproudém výměníku... 33 Obr. 22 Proudění kolmo na vazek trubek... 34 Obr. 23 Akumulační nádrž vloženým trubkovým výměníkem [18]... 41 45
11. Přílohy Příloha č. 1: Příloha č. 2: Výpočet v Excelu Fyzikální vlatnoti palin a vody Náčrt palinového výměníku Baron_Ondřej_Výpočet_v_Excelu_BP 46
Příloha č. 1 Fyzikální vlatnoti palin při tlaku 101 kpa Fyzikální vlatnoti naycené vody a naycené vodní páry 47