теор / Теплообменное оборудование предприятий

C целью уменьшения высоты воздухоподогревателя применяют двухпоточные и многопоточные схемы подвода воздуха, некоторые из которых приведены на рис. 5.5.

Рис. 5.5. Схемы компоновки воздухоподогревателей:

а – двухпоточная по воздуху при двухстороннем его подводе; б – двухпоточная по воздуху при одностороннем его подводе; в – многопоточная по воздуху

Трубчатые воздухоподогреватели просты в изготовлении и эксплуатации, но имеют большую массу и занимают большой объем. Для предотвращения низкотемпературной коррозии в опытном порядке на котлах, сжигающих высокосернистый мазут, устанавливают стеклянный воздухоподогреватель, конструкция которого представлена на рис.5.6 [24] .

Стеклянный воздухоподогреватель устанавливается в качестве последней по ходу газов и первой предвключенной по воздуху ступени. Как правило, он находится в зоне точки росы. Воздухоподогреватель изготавливается из стеклянных труб 45х4 мм. Трубы расположены горизонтально в коридорном порядке с шагами: поперечным S1=100 мм, продольным S2= 67 мм. Воздух проходит внутри труб, дымовые газы – поперечным потоком в межтрубном пространстве (“обращенного” типа). По концам трубы закреплены с помощью трубных досок и кольцевого уплотнения из жаростойкой резины. При этом устанавливается две трубные доски: основная и прижимная.

101

Прижимные доски охватывают по 12 труб каждая и крепятся к основной доске болтовыми соединениями. Первый по ходу газов ряд выполнен из стальных труб для защиты стеклянных труб от механических повреждений. Основные трубные доски скреплены металлическими стяжками.

Рис.5.7. Общий вид профильного листа:

S1 – поперечный шаг между выступами; S2 – продольный шаг между выступами;

Н – ширина листа; L – высота листа

102

Для перекрестной схемы движения теплоносителей при сборке листов в пакет образуются щелевые волнообразные каналы для прохода воздуха и прямые двухугольные каналы для дымовых газов. Форма каналов приведена на рис. 5.8.

Рис. 5.8. Форма каналов:

do – внутренний размер двухугольного канала; S do 2 – ширина щелевого волнообразного канала; S1– поперечный шаг между овалообразными выступами; – толщина профильного листа; d do 2 – наружный размер

двухугольного канала; R1 и R2 – радиусы сопрягаемых окружностей, образующих двухугольный канал

Компоновка двухходового двухпоточного пластинчатого воздухоподогревателя представлена на рис. 5.9.

Рис. 5.9. Компоновка пластинчатого воздухоподогревателя

103

В настоящее время отечественные газотурбинные установки снабжаются противоточными регенераторами из профильных листов. Листы выполняются из листовой нержавеющей стали толщиной 0,5– 1,2 мм. Профилирование производится на прессе с помощью специального штампа. Форма профильного листа противоточного типа приведена на рис. 5.10.

Лист состоит из входного, выходного и противоточного участков. При сборке листов в пакет во входных и выходных участках образуются волнообразные каналы для прохода воздуха (вид А–А), в противоточной части воздух и продукты сгорания движутся по двухугольным каналам, образованным овалообразнами выступами (вид Б– Б) с симметричным двухсторонним расположением.

Рис. 5.10. Профильный лист противоточного типа:

1,2– входной и выходной участки; 3 – противоточный участок

На рис. 5.11 приведена конструкция секции воздухоподогревателя газотурбинной установки. Воздухоподогреватель выполнен двухсекционным. Каждая секция состоит из трех пакетов, заключенных в общий корпус, который одновременно служит газоходом. Воздушные коллекторы выполнены полуовальными с переменным сечением по длине секции. Это обеспечивает равномерную раздачу воздуха во все элементы.

104

Рис. 5.11. Секция воздухоподогревателя газотурбинной установки:

1 – пакеты; 2 – корпус (газоход); 3 – воздушные коллекторы

Для утилизации теплоты паровоздушной смеси в ЦБП в настоящее время применяются в основном гладкопластинчатые и трубчатые теплоуловители. Секция гладкопластинчатого теплоуловителя представлена на рис. 5.12.

Теплоуловитель изготавливается из алюминиевых листов толщиной 0,5–1,0 мм. Листы образуют плоские щелевые каналы шириной 18–20 мм. Дистанционирование листов осуществляется с помощью втулок. Сборка листов в секцию производится стяжными болтами. По краям листы соединяются между собой на фалец с помощью дубовых планок или без них. По вертикальным каналам движется паровоздушная смесь, по горизонтальным – воздух.

Аппарат имеет низкую тепловую эффективность и компактность. Стяжные болты и дистанционные втулки создают неплотности, что приводит к перетечке одной рабочей среды в другую.

Трубчатые теплоуловители выполняются из алюминиевых труб диаметром 38–40 мм с шахматным или коридорным расположением. Их конструктивное оформление такое же, что и котельных воздухоподогревателей. Паровоздушная смесь проходит внутри вертикально расположенных труб, воздух омывает трубы снаружи.

105

Рис. 5.12. Секция гладкопластинчатого теплоуловителя:

а – соединение листов с помощью планок; б – дистанционирование листов; в – соединение листов без планок.

1 – листы; 2 – стяжные болты; 3 – дистанционные втулки; 4 – планки; 5– вертикальные каналы; 6 – горизонтальные каналы

В ЛТИ ЦБП, ныне ВШТЭ, разработана конструкция теплоуловителя из профильных листов [9] , приведенная на рис. 5.13.

Рис. 5.13. Теплоуловитель из профильных листов:

1, 2 – вход и выход воздуха; 3, 4 – вход и выход п/в смеси; 5 – секции; 6 – канал ; 7 – перегородка

106

В качестве поверхности теплообмена приняты профильные листы с овалообразними выступами (рис. 5.7), выполненные из алюминия толщиной 0,8 мм. Паровоздушная смесь проходит в двухугольных каналах, воздух – в щелевых волнообразных.

Теплоуловитель выполнен из десяти секций–модулей. Габаритные размеры одной секции 1080х800х498 мм, рабочая поверхность

теплообмена 45 м2. Компоновочная схема теплоуловителя представлена на рис. 5.14.

Рис. 5.14. Компоновочная схема теплоуловителя

Секции установлены в два ряда по 5 в ряду. Между рядами образован канал, который в зимнее время является приемным коллектором для нагретого воздуха, а в летнее служит для прохода паровоздушной смеси в обвод секций теплоуловителя. Для уменьшения потерь напора в приемном коллекторе установлена аэродинамическая перегородка.

107

5.3. Тепловой расчет

Уравнение теплового баланса для газо-газовых теплообменных аппаратов записывается в соответствии с выражением (1.5).

Коэффициенты теплоотдачи со стороны газов 1 и со стороны воздуха 2 являются величинами одного порядка и по абсолютным значениям невелики. Это позволяет термическим сопротивлением стенки пренебречь. Тогда коэффициент теплопередачи определяется из выражения

Расчетный коэффициент теплопередачи определяется с учетом поправки на загрязнение поверхности теплообмена и неполноту ее омывания рабочими средами

где 0,7 0,8 .

Температурный напор для противоточной схемы рассчитывается как среднелогарифмический по формуле (1.9). Для перекрестных

ренний диаметр dвн для круглых труб и эквивалентный диаметр dэ

для двухугольных каналов. При расчете коэффициентов теплоотдачи по стороне газов и воздуха в противоточной части регенератора ГТУ

108

Для гладкопластинчатых теплоуловителей коэффициент теплоотдачи со стороны паровоздушной смеси и воздуха также рассчитывается по формуле (5.3) , а в качестве определяющего размера принимается эквивалентный диаметр, равный удвоенной ширине щелевого канала.

где d do 2 .

Расчет теплоуловителей для бумаго- и картоноделательных машин на предприятиях ЦБП имеет особенности. В процессе теплообмена между паровоздушной смесью и приточным воздухом образуются две зоны: сухая и насыщенная. В сухой зоне передача теплоты осуществляется только конвекцией, и определение коэффициентов теплоотдачи производится по соответствующим уравнениям конвективного теплообмена. В насыщенной зоне по стороне воздуха теплообмен также осу-

ществляется только конвекцией. По стороне паровоздушной смеси передача теплоты происходит совместно конвекцией и конденсацией водяных паров. Поэтому тепловой расчет выполняется раздельно для сухой и насыщенной зоны на основании процесса изменения состоя-

109