2. Расчет воздухоподогревателя

Диаметр труб d = 40 x l,6 мм.

Шаг S₁ = 70 мм.

Шаг S₂ = 45 мм.

Высота пакета l₁ = l,65 м.

Высота пакета l₂ = 3,3 м.

Высота пакета l₃ = 3,3 м.

Число рядов труб z₁ = 106.

Число рядов труб z₂ = 20.

Число труб n_нп = 4220 – в одном потоке;

Общее число труб

n = (106 · 20 + 105 · 20) · 2 = 8440

Живое сечение для прохода воздуха:

f_в = (a · b – d · l · z₁)

f_в = (l,65 · 7,175 – 0,04 · l,65 · 106) · 2 = 9,86 м².

Живое сечение для прохода газа:

F_r =

π · d²_вн

· n

4

F_r =

3,14 · 0,0368²

· 8440 = 8,97 м²

4

Расчетная поверхность нагрева (общая):

Н_р = π · d · l · n

Н_р = 3,14 · 0,04 · 8,25 · 8440 = 8745,0 м²

Расчетная поверхность нагрева (нижнего пакета):

Н^нп_р = 3,14 · 0,04 · 1,65 · 8440 = 1749 м²

Расчетная поверхность нагрева (верхнего пакета):

H^вп_р = 3498,25 · 2 = 6996 м²

Наименование величины

Обозначение

Размерность

Формула

Величина

Диаметр труб

d

мм

По конструктивным характеристикам

40х1,6

Шаги труб

S₁/S₂

мм

то же

70/45

Относительный поперечный шаг

σ₁

–

σ₁ =

S₁

1,75

d

Относительный продольный шаг

σ₂

–

σ₂ =

S₂

1,125

d

Число рядов труб поперек хода воздуха

Z₁

–

По конструктивным характеристикам

106*2 = 212

Число рядов труб по ходу воздуха

Z₂

–

По конструктивным характеристикам

20*2 = 40

Живое сечение для прохода воздуха

f_в

м²

то же

9,68

Живое сечение для прохода газов

F_г

м²

то же

9,07

Поверхность нагрева

Н_р

м²

то же

1749

Температура уходящихгазов

_ух

°C

Принята в тепловом балансе

150

Энтальпия

I_ух

кДж/кг

Таблица 3.

1333

Температура газов на входе в ступень

´

°C

Принимается с последующим уточнением

170

200

Энтальпия

I´

кДж/кг

Таблица.3.

1480

1751

Тепловосприятие ступени по балансу

Q_Б

кДж/кг

Q_Б = φ · (I_ух – I´ + Δα_вп · I^о_хв)

151

420,22

Наименование величины

Обозначение

Размер

ность

Формула

Величина

Отношение кол-ва горячего воздуха к теоретически необходимому

β_ГВ

–

β_ГВ = α_т – Δα_т – Δα_пл + Δα_вп

1,04

Энтальпия горячего воздуха на выходе из ступени

I_ГВ

кДж/кг

I_ГВ =

Q_Б

420,5

678,1

β_ГВ + Δα_вп/2

Температура горячего воздуха на выходе из ступени

t_ГВ

°C

Таблица 3.

76

122,3

Средняя температура воздуха

t

°C

t =

t΄ + t˝

63

86,15

2

Средняя температура газов



°C

 =

´ + ˝

160

175

2

Средняя скорость газов

W_Г

м/с

W_Г =

В_р · V_r · ( + 273)

9,2

9,5

273 · F_г

Коэффициент теплоотдачи с газовой стороны

α₂

Вт/м²· К

α₂ = C_Z · C_S · C_Ф · C_Н

37,8

38,7

Наименование величины

Обозначение

Размер

ность

Формула

Величина

Средняя скорость воздуха

W_В

м/с

W_В =

β_ГВ (t+273) В_р· V^о_в

4,6

4,92

273 · f_в

Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны

α₁

Вт/м²· К

α₁ = C_Ф · C_Б · α_н

56,1

57,1

Коэффициент использования поверхности нагрева

ξ

–

[6, табл.5.5.]

0,85

Коэффициент теплопередачи

k

Вт/м²· К

k = ξ

α₁ · α₂

19,2

19,6

α₁ + α₂

Температурный напор на входе газов

Δt΄

°C

Δt΄ = ´ – t˝

94

77,7

То же на выходе

Δt˝

°C

Δt˝ = ˝ – t΄

100

Температурный напор при противотоке

Δt_ПРТ

°C

Δt_ПРТ =

Δt΄ + Δt˝

97

88,85

2

Больший перепад температур

τ_Б

°C

τ_Б = t˝ – t΄

26

72,3

Меньший перепад температур

τ_М

°C

τ_М = ´ – ˝

20

50

Параметр

Р

–

Р =

τ_М

0,16

0,33

´ – t΄

Параметр

R

–

R =

τ_Б

1,3

1,45

τ_М

Коэффициент

ψ

–

[6. рис.16]

0,98

0,96

Температурный напор

Δt

°C

Δt = ψ · Δt_ПРТ

95,06

85,3

Тепловосприятие воздухоподогревателя по уравнению теплопередачи

Q_Т

кДж/кг

Q_Т =

k · Н · Δt

· 10^-3

389,2

356,5

В_р

Наименование величины

Обозначение

Размерность

Формула

Величина

D = 100% D_ном

Диаметр труб

d

мм

По конструктивным характеристикам

40х1,6

Шаги труб

S₁/S₂

мм

то же

70/45

Относительный поперечный шаг

σ₁

–

σ₁ =

S₁

1,75

d

Относительный продольный шаг

σ₂

–

σ₂ =

S₂

1,125

d

Число рядов труб поперек хода воздуха

Z₁

–

По конструктивным характеристикам

211 – в двух потоках

Число рядов труб по ходу воздуха

Z₂

–

По конструктивным характеристикам

40

Живое сечение для прохода воздуха

f_в

м²

то же

9,68

Живое сечение для прохода газов

F_г

м²

то же

8,97

Поверхность нагрева

Н_р

м²

то же

6996

Температура уходящихгазов

˝

°C

Принята в тепловом балансе

193 (из ВП I)

Энтальпия

I^˝

кДж/кг

Таблица 3.

1703

Температура воздуха

t΄

°C

Таблица 3.

112

Энтальпия

I´

кДж/кг

Таблица 3.

614

Наименование величины

Обозначение

Размерность

Формула

Величина

D = 100% D_ном

Температура газов на входе в ступень

´

°C

Принимается с последующим уточнением

250

300

Энтальпия

I´

кДж/кг

Таблица 3.

2203

2661

Тепловосприятие ступени по балансу

Q_Б

кДж/кг

Q_Б = φ · (I_ух – I´ + Δα_вп · I^о_хв)

501,7

956,7

Отношение кол-ва горячего воздуха к теоретически необходимому

β_ГВ

–

β_ГВ = α_т – Δα_т – Δα_пл + Δα_вп

1,04

Энтальпия горячего воздуха на выходе из ступени

I_ГВ

кДж/кг

I_ГВ =

Q_Б

+ I´

1092

1525,1

β_ГВ + Δα_вп/2

Температура горячего воздуха на выходе из ступени

t_ГВ

°C

Таблица 3.

195,5

273

Средняя температура воздуха

t

°C

t =

t΄ + t˝

153,25

192

2

Средняя температура газов



°C

 =

´ + ˝

221,5

246,5

2

Наименование величины

Обозначение

Размер

ность

Формула

Величина

D = 100% D_ном

Средняя скорость газов

W_Г

м/с

W_Г =

В_р · V_r · ( + 273)

10,5

11,02

273 · F_г

Коэффициент теплоотдачи с газовой стороны

α₂

Вт/м²· К

α₂ = C_Z · C_S · C_Ф · C_Н

38,6

38,9

Коэф. избытка воздуха на выходе из I ступени

β˝

–

β˝ = α_т – Δα_т – Δα_пл + Δα^I_вп+

0,895

+ Δα_вп/2 – K

Средняя скорость воздуха

W_В

м/с

W_В =

β˝_ВПI(t+273)В_рV^о_в

5,02

5,48

273 · f_в

Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны

α₁

Вт/м²· К

α₁ = C_Ф · C_Б · α_н

58,37

61,84

Коэф. использования поверхности нагрева

ξ

–

[6, табл.5.5.]

0,7

Коэффициент теплопередачи

K

Вт/м²· К

k = ξ

α₁ · α₂

16,3

16,7

α₁ + α₂

Наименование величины

Обозначение

Размер

ность

Формула

Величина

D = 100% D_ном

Температурный напор на входе газов

Δt΄

°C

Δt΄ = ´ – t˝

54,5

27

То же на выходе

Δt˝

°C

Δt˝ = ˝ – t΄

81

Температурный напор при противотоке

Δt_ПРТ

°C

Δt_ПРТ =

Δt_Б + Δt_М

66,95

49,21

2,3 lg (Δt_Б/ Δt_М)

Больший перепад температур

τ_Б

°C

τ_Б = t˝ – t΄

83,5

161

Меньший перепад температур

τ_М

°C

τ_М = ´ – ˝

57

107

Параметр

Р

–

Р =

τ_М

0,41

0,57

´ – t΄

Параметр

R

–

R =

τ_Б

1,46

1,5

τ_М

Коэффициент

ψ

–

[6. рис.16]

0,96

0,9

Температурный напор

Δt

°C

Δt = ψ · Δt_ПРТ

64,27

44,29

Тепловосприятие воздухоподогревателя по уравнению теплопередачи

Q_Т

кДж/кг

Q_Т =

k · Н · Δt

· 10^-3

893,6

630,9

В_р