4.3Расчет второй ступени воздухоподогревателя

При расчете II ступени воздухоподогревателя известны темпера­туры воздуха, поступающего в ступень , горячего воздуха , выходящего из ступени, и продуктов сгорания после ступени ₂, (см. рисунок 4.1).

Следует определить температуру продуктов сгорания перед сту­пенью ₃. Количество тепла, воспринятого II ступенью воздухоподо­гревателя Q_вп2, кВт, определяется по формуле

где и – энтальпии теоретического объема воздуха при температуре горячего воздуха t_г.в и подогретого в I ступени воздухоподогревателя t’_в, кВт/м³.

Из уравнения теплового баланса

определяют энтальпию продуктов сгорания I₃, кДж/кг (кДж/м³),пе­ред ступенью

/

Зная I₃, по I диаграмме определяется  (линия _эк2).

Тепловая работа всех ступеней хвостовых поверхностей нагрева связана между собой, поэтому температурный режим II ступени воздухоподогревателя необходимо проверить по уравнению теплопереда­чи

, (4.3)

где Н_вп2 – расчетная поверхность нагрева П ступени воздухоподо­гревателя, м²;

t_ср – температурный напор, ^oС (методика определения такая же, как для I ступег:и воздухоподогревателя);

k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²К).

Коэффициент теплопередачи II ступени воздухо­подогревателя определяется по формуле

.

Рисунок 4.5 – Температурный режим работ II ступени воздухоподогревателя

Коэффициент использования  и коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху ₂ определяется аналогично I ступени воздухоподогревателя. Расчетная температура  потока продуктов сгорания . Коэффициент тепло­отдачи от продуктов сгорания к стенке ₁, Вт/(м²К), находится как сумма

,

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м²К);

– коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м²К).

Для запыленного потока (при сжигании пылевидного топлива)

. (4.4)

Для незапыленного потока (при слоевом сжигании твердого топлива и при сжигании таза и мазута)

. (4.5)

Определение выполняется по номограмме (см. рисунок 2.6). При определении коэффициента теплоотдачи излучением воздухоподогре­вателей при сжигании всех твердых и жидких топлив температура стен­ки труб t_ст принимается равной полусумме температур потока продуктов сгорания и воздуха

,

где t_ср – средняя температура воздуха;

.

В формулах (4.4) и (4.5) а – степень черноты потока продуктов сгорания

где kps – суммарная оптическая толщина газового потока при _вп2 (определяется аналогично расчету испаритель­ной поверхности нагрева) с использованием формул (2.12) – (2.17);

s – эффективная толщина излучающего слоя для вертикальных трубчатых воздухоподогревателей, ;

– внутренний диаметр труб, м.

Таким образом из уравнения (4.3) находится расчетная величина по­верхности II ступени воздухоподогревателя.

Если расхождение между значениями поверхностей нагрева, опре­делённых по уравнению теплопередачи и установленных в парогенера­торе, не превышает 2 %, расчет не уточняется. Если расхождение превышает 2 %, расчет необходимо уточнить (следует уточнить расчет первых ступеней воздухоподогревателя и экономайзера).

4.4Расчет второй ступени экономайзера

Для расчета II ступени экономайзера известны температуры продуктов сгорания на входе в ступень ₄ и на выходе из ступени ₃ и температура питательной воды на входе в ступень (см. рисунок 4.1),

Необходимо определить температуру воды после ступени ^оС.

Из уравнения теплового баланса для II ступени экономайзера

где i'_эк и i_эк – энтальпии воды на входе и выходе из ступени, кДж/кг;

– тепловосприятие ступени, кВт.

Значение i_эк опредиляется по формуле

.

По величинам энтальпии воды i_эк и давления в барабане Р_б парогенератора определяют температуру воды после ступени (по табли­цам для воды и перегретого пара) [2.8]. При этом надо помнить, что температура воды не может быть выше температуры насыщения при том же давлении. Если энтальпия i_эк больше энтальпии воды, соответствующей температуре насыщения, это означает, что идет процесс парообразования в экономайзере в количестве

,

где i' – энтальпия воды при температуре насыщения, кДж/кг;

r – теплота парообразования при той же температуре, кДж/кг.

Температура на выходе экономайзера может быть .

Полученную температуру питательной воды необходимо прове­рить по уравнению теплопередачи

, (4.6)

где – расчетная поверхность нагрева II ступени, м;

– температурный напор, ^oС. (Методика расчета ана­логична методике расчета в I ступени экономайзера);

k – коэффициент теплопе­редачи в экономайзере II ступени, Вт/(м²К).

Расчет коэффициента теп­лопередачи выполняется аналогично расчету в I ступени экономайзера, при этом температура за грязненной стенки опре­деляется по формуле

,

где t – средняя температура питательной воды, .

Рисунок 4.6 – График температур для II ступени экономайзера

Для II стуйени двухступенчатых экономайзеров и экономайзеров при одноступенчатой компоновке, когда ₄ > 400°С, при сжигании твердых и жидких топлив, при шахматном и коридорном расположении труб t = 60 ^oС, при сжигании газа t = 25 ^oС.

Определенную по уравнению (4.6) поверхность сравнивают с ус­тановленной в парогенераторе. Если расхождение между значениями поверхностей нагрева, определенной по уравнению теплопередачи и ус­тановленной в парогенераторе, более 2 %, то расчет необходимо уточ­нить (прежде следует уточнить расчет I ступени экономайзера).