蓄熱球與蜂窩體的蓄熱能力及傳熱能力的對比

        為了比較首先敘述一下蓄熱球的透熱深度。根據(jù)蓄熱球表面熱流強(qiáng)度和下列物理參數(shù)，可以計算出蓄熱球的透熱時間和透熱深度。蓄熱球的物理參數(shù)取值如下：導(dǎo)熱系數(shù)1.6W/m·K；比熱：1100J/kq·K；重度：2800 kq/m³；小球直徑：φ15mm導(dǎo)溫系數(shù)為：0.00187m㎡/h通過計算和實際測定得知在蓄熱體加熱和冷卻過程中，薔熱體的表面熱流強(qiáng)度隨溫度降低而有所下降，在正常換向周期內(nèi)，表面熱流強(qiáng)度變化幅度很小約5％以內(nèi)，因此可按表熱流強(qiáng)度不變來計算。在前面給出的各參數(shù)條件下，表面與中心達(dá)到恒定溫差的時問為22秒，22秒后表面與中心保持恒定溫差等速升溫，恒定溫差值為33℃。也就是說φ15mm小球約22秒即可熱透（由均一溫度到有恒定溫差）。如果由升溫轉(zhuǎn)變到降溫即由正向溫差轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)向溫差則按時間加倍計算約44秒。由上得知；如果換向周期為60秒，則在一個換向周期內(nèi)蓄熱球已可以從正向溫差轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)向溫差，蓄熱球中沒有不參與熱交換的“芯子”但是 ，由于蓄熱球內(nèi)外存在溫差，球的蓄熱能力要下降。下降值計算如下：假定球加熱到表面溫度115O℃，則中心溫度為1150±33 ，由蓄熱球內(nèi)部呈拋物線溫度分布求出蓄熱球的平均溫度，平均溫度為1136～1164~C。在這個溫度分布下，可以等效認(rèn)為無溫差蓄熱球重度由2800kg/m³ 變?yōu)?767kg/m³ (即用比重2800kg/m³的蓄熱球，只能按2767kg/m³計算蓄熱量 )。重度下降不到2％。目前蓄熱球重度約2500～3500kg 。下降幅度可忽略不計。

1：蓄熱球與蜂窩體蓄熱能力的比較

        小球比重取2800kg/m³ 、直徑取φl5，每1000（n）m³/h空氣約需小球240～280kg，按260kg計算 ，小球每升降1度的蓄熱量為260×1.1=286kJ/℃。如果換向時間為1分鐘，空氣加熱溫度為1150℃，則空氣從蓄熱體接受到27000kJ熱量。由于空氣接受的熱量是從蓄熱體降溫放出來的，因此60秒內(nèi)蓄熱球?qū)亟禐?5℃，空氣降溫也接近95℃。蓄熱體的熱惰性愈大，空氣預(yù)熱溫度的波動愈小。預(yù)熱溫度的平均值為1102.5℃，換向時間愈長空氣平均下降幅度愈大。單位為標(biāo)態(tài)（0℃，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）立方米，用(n)表示。用同樣方法計算蜂窩體的蓄熱能力，仍以1000（n）m³/h空氣為基準(zhǔn)，每1000（n）m³/h空氣需蜂窩體重量約130～150kg，為蓄熱球重量的50％～60％，較輕的蓄熱體降低了蓄熱能力，它的熱惰性比蓄熱球大約小一半，空氣溫度下降速度約每秒3度。如果換向時間仍為1分鐘 ，則蜂窩式蓄熱體換向前后溫降約180℃～200℃，由于蓄熱體溫度的降低空氣預(yù)熱溫度也等幅下降，空氣平均預(yù)熱溫度要比小球式蓄熱體低45℃ ～50℃。預(yù)熱溫度降低將使燃料的熱利 用率降低。兩者比較燃料消耗要增加約5％。（如果用經(jīng)濟(jì)來比較，大約每年節(jié)約的燃料費相當(dāng)于所用蜂窩體價值數(shù)倍）如果要使空氣預(yù)熱溫度相同，則換向時間只能為30秒，換向閥壽命將相差一倍，同時空煤氣換向損失也將增加一倍 ，空氣換向損失的是熱空氣 ，煤氣 換向損失的是煤氣，換向損失將增加煤氣 0.6％左右 。 蓄熱體越大換向損失也越大。因此過分減少換向時間不一定有利 。

2 蓄熱球與蜂窩體傳熱能力比較

       仍用上面參數(shù)來加以說明，每預(yù)熱1000 (n)m/h取φ15mm蓄熱球260kg蜂窩體取140kg（0.185m³）進(jìn)行比較。蓄熱球具有表面積38㎡，蜂窩體具有表面積106㎡，表面積為蓄熱球的2.8倍。但是由于蓄熱球中氣流成不規(guī)則流動，蓄熱球表面的附面層被減薄和破壞，因此表面的傳熱強(qiáng)度要比蜂窩體大很多，約為蜂窩式蓄熱體的3.5倍。 兩者比較小球式蓄熱體的傳熱能力比蜂窩體要大。由于傳熱能力的影響因素較多，流速 、流體擾動 、流道長度等 ，這里是在相同流體阻力下的比較 。