11 Расчет воздухоподогревателя первой ступени

Современные котельные агрегаты оснащаются рекуперативными трубчатыми воздухоподогревателями. Целью конструкторского расчета является нахождение температуры газов на входе в воздухоподогреватель и его расчетную поверхность нагрева, обеспечивающую подогрев воздуха до заданной температуры.

Температура воздуха на выходе из воздухоподогревателя первой ступени (ВП1), :

, (11.1)

Тепловосприятие воздухоподогревателя, , определяется по воздушной стороне:

, (11.2)

где -коэффициент избытка воздуха на выходе из ВП1, определяется по формуле:

, (11.3)

где - отношение количество горячего воздуха к теоретически необходимому, определяется по следующей формуле:

, (11.4)

где - коэффициент избытка воздуха в топке (см. таблицу 4.1);

-присос холодного воздуха в топочной камере, по /1, с 9/

=0,08;

- присос холодного воздуха в пылесистеме, по /1, с. 9/

=0,03;

,

- присос воздуха в воздухоподогреватели, принимается по /1, таблица 1/

;

,

- энтальпия воздуха на выходе из ВП1, , определяется по таблице 4.2 методом линейной интерполяции:

, (11.5)

- энтальпия холодного воздуха, (см. формулу 4.19);

.

Энтальпия газов на входе в воздухоподогреватель :

, (11.6)

где - энтальпия уходящих газов, находится методом линейной интерполяции по температуре уходящих газов (см. формулу 4.18);

-тепловосприятие ВП1 (см. формулу 11.2);

- коэффициент сохранения тепла ;

- энтальпия воздуха на выходе из ВП1 (см. формулу 11.5);

- энтальпия присоса, ;

- присос воздуха в воздухоподогреватели, принимается по /1, таблица 1/;

.

Температура дымовых газов на входе в ВП1 , определяется по энтальпии дымовых газов на входе в ВП1 методом обратной интерполяции по таблице 4.2:

, (11.7)

Тля трубчаты воздухоподогревателей скорость газов , а скорость воздуха . Выбираем трубы для ВП1 с размерами:

Внутренний диаметр труб (11.8)

Наружный диаметр труб (11.9)

Шаг между трубами поперечный =0,054м , (11.10)

продольный =0,0404м , (11.11)

Полное число труб воздухоподогревателя:

, (11.12)

где -расход топлива на котел, кг/с (см. формулу 4.28);

- полный объем газов, м³/кг (см. таблицу 4.1);

;

- средняя температура газов в ВП1, ⁰С;

, (11.13)

- скорость газов в ВП1 м/с;

.

Число труб в одном ряду по ширине ВП1:

, (11.14)

где – ширина топочной камеры, определяется по эскизу, =8 м;

- поперечный шаг труб, м (см формулу 11.10);

.

Число рядов труб по глубине конвективной шахты:

, (11.15)

.

Известная величина температур на входе и выходе газа и воздуха, позволяют построить график изменения температур в ВП1 и найти температурный напор.

Рисунок 11.1- График изменения температур сред в ВП1.

Температурный напор при противотоке, определяется из следующего выражения:

, (11.16)

где - меньшая разность температур, ⁰С:

, (11.17)

- большая разность температур, ⁰С:

, (11.18)

.

Температурный напор при смешенном движение сред, ⁰С ,определяется по формуле:

, (11.19)

где -температурный напор при противоточной системе, ⁰С (см. формулу 11.16);

- коэффициент перехода от противоточной системе к сложной, определяется в зависимости от схемы включения и температур сред

,

. (11.20)

Коэффициент теплопередачи от дымовых газов воздуху в ВП1 , определяется по следующему выражению:

, (11.21)

где - коэффициент теплоотдачи от дымовых газов стенке трубы, определяется по /1, рис. 16/,

- коэффициент теплоотдачи от стенки трубы воздуху, , определяется по /1, рис 19/,

- коэффициент использования, учитывает уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерности ее омывания газами, принимается по /1, табл. 8/ ;

.

Поверхность нагрева ВП1 :

, (11.22)

где -тепловосприятие воздухоподогревателя, (см. формулу 11.2);

-расход топлива на котел, кг/с (см. формулу 4.28);

-температурный напор в ВП1, (см. формулу 11.19);

.

Высота всего пакета ВП1, м:

, (11.23)

где -средний диаметр труб ВП1, м;

-полное число труб ВП1 (см. формулу 11.12);

.

Высота одного хода по воздуху м:

, (11.24)

где -расход топлива на котел, кг/с (см. формулу 4.28);

- объем воздуха, м³/кг (см. таблицу 4.1);

-наружный диаметр труб ВП1, м (см. формулу 11.9);

-коэффициент избытка воздуха на выходе из ВП1 (см. формулу 11.3);

-количество труб по ширине котла (см. формулу 11.14);

– ширина топочной камеры, определяется по эскизу, =7.5 м;

-скорость воздуха в ВП1, м/с;

-средняя температура воздуха, , определяется по следующей формуле:

, (11.25)

.

Число ходов воздуха в ВП1:

, (11.26)

Найденный в ходе расчета температуры воздуха на выходе из ВП1 и газа на входе в ВП1 позволят сделать конструкторский расчет водяного экономайзера первой ступени.