10 Расчет воздухоподогревателя первой ступени

Трубчатый воздухоподогреватель рассчитывается конструктивно, т.е. целью расчета является определение его необходимой теплообменной поверхности.

Сначала зададимся температурой воздуха на выходе из первой ступени воздухоподогревателя (рисунок 11) ⁰С,

где t_пв – температура питательной воды, ⁰С,

примем ⁰С.

Рисунок 11 – Схема воздухоподогревателя

Тепловосприятие первой cтупени воздухоподогревателя, кДж/кг

(138)

где – коэффициент избытка воздуха на

выходе из первой ступени воздухоподогревателя;

– величина присосов воздуха в воздухоподогревателе;

– энтальпия воздуха на выходе из первой ступени воздухоподогревателя, определяется по температуре для

кДж/кг;

– энтальпия холодного воздуха, кДж/кг.

.

Зная определим энтальпию и температуру газов перед первой ступенью воздухоподогревателя,кДж/кг:

(139)

где –энтальпия газов за первой ступенью воздухоподогревателя,

кДж/кг;

– тепловосприятие первой ступени воздухоподогревателя, кДж/кг;

– коэффициент сохранения тепла;

– величина присосов воздуха в воздухоподогревателе;

– количество тепла, вносимого в первой ступени присасываемым воздухом, кДж/кг, определяем по средней температуре подогреваемого воздуха ⁰С для

.

По значению энтальпии при определяем температуру газов на входе в воздухоподогреватель: ⁰С.

Далее определим температурный напор как для противоточной схемы движения газов и воздуха, но с учетом поправочного коэффициента на перекрестное движение сред, ⁰С:

(140)

где – поправочный коэффициент для трех ходов воздуха;

– среднелогарифмический температурный напор (рисунок 12), ⁰С, для противоточной схемы движения теплоносителей

(141)

Рисунок 12 – Температурный напор

^,

Для определения коэффициеплопередачи k_взп1 принимаем скорость газов м/с и скорость воздуха м/с.

Полное число труб воздухоподогревателя для прохода газов, шт:

(142)

где В_р – расчетный расход топлива, кг/с;

V_г – объем газов, м³/кг, для первой ступени воздухоподогревателя;

– средняя температура газов в взп, ⁰С,

– скорость газов, м/с;

– внутреннее сечение трубы для прохода газов, м²

(143)

где – внутренний диаметр труб, м.

Принимаем м, наружный диаметр м, шаги труб м, м [1];

,

.

Число труб в одном ряду по ширине котла, шт:

, (144)

где b_т – ширина конвективной шахты (принимается равной ширине топки),м;

– шаг между трубами по ширине котла, м.

.

Число труб по глубине конвективной шахты,шт:

, (145)

где – полное число труб воздухоподогревателя, шт;

– число труб в одном ряду по ширине котла, шт.

.

Полная глубина трубной поверхности, м, (по ширине конвективной шахты)

, (146)

где – число труб по глубине конвективной шахты, шт;

s₂ – шаг между трубами по глубине конвективной шахты, м.

.

Выбираем двух поточную схему выполнения воздухоподогревателя, следовательно, трубная поверхность разбивается на два пакета, между которыми создается внутренний раздающий воздушный короб, его размер по ширине примем м. Тогда общая ширина трубчатого воздухоподогревателя составит, м:

(147)

где а_тр – полная глубина трубной поверхности, м;

– зазор между коробами воздухоподогревателя, м;

– число потоков воздуха в трубчатом воздухоподогревателе.

.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке [1]: С_ф=1,18, C_l=1, Вт/(м²·⁰С).

Коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому воздуху [1]: С_z=1, C_s=1, С_ф=0,98, Вт/(м²·⁰С).

Коэффициент теплопередачи в воздухоподогревателе, Вт/(м²·⁰С)

(148)

где – коэффициент использования;

– коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, Вт/(м²·⁰С);

– коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому воздуху, Вт/(м²·⁰С).

Коэффициент использования находится как Значение для твердых топлив составляет значение .

Тогда

.

Поверхность нагрева воздухоподогревателя, м²:

, (149)

где В_р – расчетный расход топлива, кг/с;

– тепловосприятие первой ступени воздухоподогревателя, кДж/кг;

– коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·⁰С);

– температурный напор, ⁰С.

Далее по среднему диаметру труб м находим необходимую полную высоту воздухоподогревателя, м

(150)

где F_взп1 – поверхность нагрева первой ступени воздухоподогревателя, м²;

– средний диаметр труб, м;

z_тр – полное число труб воздухоподогревателя, шт.

.

Высота одного хода воздухоподогревателя, м

(151)

где В_р – расчетный расход топлива, кг/с;

– коэффициент избытка воздуха на выходе из первой ступени воздухоподогревателя;

– теоретически необходимый объем воздуха, м³/кг;

– средняя температура воздуха в поверхности, ⁰С;

b_т – ширина топки, м;

z₁ – число труб в одном ряду по ширине котла,

d_н – наружный диаметр труб, м;

– скорость воздуха в воздухоподогревателе, м/с;

z_пот – число потоков воздуха.

Число ходов воздуха,шт:

, (152)

где – полная высота воздухоподогревателя, м;

– высота одного хода воздухоподогревателя, м.

.

Число ходов воздуха устраивает для выбранной компоновки, следовательно, расчет первой ступени воздухоподогревателя закончен. В итоге воздухоподогреватель будет состоять из двух кубов по 3,5м с зазорами между ними 0,8 м (рисунок 13).

Рисунок 13 – Схема воздухоподогревателя первой ступени