12. Повітропідігрівники, їх конструкції, призначення та використання у котельній установці, методи захисту. Особливості будови обертових регенеративних повітропідігрівників.

В парогенераторах використовують два види повітропідігрівників: рекуперативні; регенеративні.

Трубчастий повітропідігрівник: 1 – труби; 2 – перепуск-ні короби; 3 – місце встановлення економайзера; 4 – компенсатор

Рекуперативні повітропідігрівники переважно трубчасті сталеві. Димові гази рухаються в трубках, а повітря – між трубами. Використовують труби діаметром Ø30…40 мм з товщиною стінки 1,2…1,5 мм. Розташування труб – шахове. Швидкості газів 10…14 м/с, повітря 6…8 м/с. Для отримання необхідної швидкості повітря встановлюють перегородки.

Для перепускання повітря з одного куба в інший встановлюють короби. Всі елементи з’єднані через температурні компенсатори.

Трубчасті повітропідігрівник простіше за конструкцією і надійніші в роботі.

Недоліком є велика відносна металоємність і відносні габарити.

Теплосприйняття повітропідігрівника, кДж/кг або кДж/м³

Qек=(β′′пов.п+2Δαпов.п+βрец)·(І′′пов.п−І′пов.п), 

де β"_пов.п – коефіцієнт надлишку повітря в повітропідігрівнику; 

β_рец – частка повітря, що рециркулює в повітропідігрівнику; 

І'_пов.п, І"_пов.п – ентальпії повітря на вході і виході з повітропідігрівника, кДж/кг або кДж/м³; Δα_пов.п – частка присмоктування повітря в повітропідігрівнику.

Регенеративний повітропідігрівник являє собою обер-товий барабан з набивкою з тонких металевих гофрованих пластин, що утворюють канали еквівалентного діаметра d_е = 4…5 мм для проходу повітря і газів. В 1 м³ встановлюється 200…250 м² теплообмінної поверхні.

Регенеративний повітропідігрівник: 1 – вал ротора; 2 – підшипники; 3 – електродвигун; 4 – набивка; 5 – кожух; 6, 7 – ущільнення; 8 – витікання повітря

Барабан повільно обертається (2…6 об./хв.) в нерухомому корпусі. Він розділений на два сектори. В один безперервно поступають димові гази, в інший – повітря. Металева набивка поперемінно нагрівається від газів і охолоджується повітрям. Рух протитоковий.

Такі повітропідігрівники є компактними. Недоліком такої конструкції є перетікання повітря в газовий тракт, відповідне збільшення коефіцієнту надлишку повітря, втрат теплоти q₂ і потужність димососа.

Крім того, обмежується температура повітря (до 300…350^oС) через деформацію пластин.

Для підігріву повітря до 350…400^oС температура газів на виході з котла повинна бути в діапазоні 140…150^oС. Це економічно невигідно. Тому використовують двоступеневі схеми повітропідігрівників.

Увесь розрахунки повітропідігрівника зводиться до правильного зняття розмірів із креслення. Розміри й інші конструктивні характеристики наведено в таблиці

Конструктивні розміри й характеристики повітропідігрівника

Найменування величин	Позначення	Одиниця	Величина
Зовнішній діаметр труб	d	м
Внутрішній діаметр труб	dвн	м
Число труб у ряді (поперек руху повітря)	z1	шт
Число рядів труб по ходу повітря	z2	шт
Поперечний крок труб	S1	м
Поздовжній крок труб	S2	м
Відносний поперечний крок	S1 /d	-
Відносний поздовжній крок	S2 /d	-
Розташування труб	-	-
Характер омивання труб газами	-	-
Характер омивання труб повітрям	-	-
Число труб, включене паралельно по газах	z0	шт
Площа живого перетину для проходу газів	Fг	м2
Ширина повітропідігрівника по ходу повітря	b	м
Висота одного ходу по повітрю (заводська)	hx	м
Площа живого перетину для проходу повітря (зав.)	Fв	м2
Поверхня нагрівання ВЗП	Hвп	м2

Визначається загальна кількість труб включених паралельно по газах:

zo=z₁*z₂

Площа живого перетину для проходу газів визначають по формулі:

Площа живого перетину для проходу повітря визначають по формулі:

F_в = hx(b – z₁d)

Сумарна висота всіх газоходів по повітрю:

h_тр = 3hx

Поверхня нагрівання повітропідігрівника:

H_вп = πd_срh_трz₀