14. Расчет воздухоподогревателя.

Рис.9 Трубчатый воздухоподогреватель.

1-трубы; 2-верхняя трубная доска; 3-компенсатор; 4-короб; 5-промежуточные перегородки; 6-нижняя трубная доска; 7-каркас; 8-рама;

Воздухоподогреватель является обязательным элементом современного мощного парового котла. Его роль возрастает с повышением единичной мощности агрегата, что связано с тем, что температура продуктов сгорания за экономайзером ещё значительна, около 250-350°С. Утилизация этой теплоты в воздухоподогревателе снижает температуру уходящих газов до 120-160 °С. Подогрев воздуха повышает КПД котла. Трубчатый воздухоподогреватель (ТВП) прост в изготовлении, но требует большого расхода металла и занимает большой объём. ТВП обычно выполняют в виде вертикальной трубной системы. Трубы своими концами приварены к трубным доскам и расположены в шахматном порядке. Толщина нижней трубной доски 20-25 мм, верхней 15-20 мм.

Внутри труб проходят продукты сгорания (продольное омывание), теплота которых передаётся воздуху, движущемуся между трубами (поперечное омывание). При этом образуется перекрестный ток рабочих сред. Приблизиться к противоточной схеме можно, направив воздух в межтрубном пространстве с многократным перекрестным движением. Делением воздухоподогревателя - промежуточными перегородками - досками на ряд последовательных по воздуху ходов достигается оптимальная по условиям теплопередачи скорость воздуха. В местах поворота воздуха из одного хода в другой установлены воздушные перепускные короба. Воздухоподогреватель имеет наружную стальную обшивку. Горячий пакет нижней трубной доской опирается на раму, связанную с колоннами каркаса котла. Холодный пакет подвешивается на нижнюю раму. Трубная система расширяется кверху, причем верхнюю трубную доску соединяют с расположенным выше газоходом линзовым компенсатором, обеспечивающим свободу термического расширения с сохранением герметичности. Трубчатый воздухоподогреватель выполняют в виде отдельных кубов (секций), удобных для транспорта и монтажа.

Табл.6 Тепловой расчет трубчатого воздухоподогревателя.

Рассчитываемая величина	Обозначение	Ед.измерения		Формула или обоснование		Расчет
Диаметр и толщина труб	d˟б	мм		По чертежу		40х1.5
Глубина конвективной шахты	b_к.ш	м		-------		5.6
Ширина пакета		м		Где		2
Ширина конвективной шахты		м				9.024
Поперечный шаг трубного пакета	s₁	мм		Принимаем		70
Продольный шаг труб	s₂	мм		Принимаем		45
Число труб поперечного ряда	n₁	-		Округляем до 124		124
Число труб продольного ряда		-		Округляем до 42		42
Общее число труб			212442=10416		10416
Относительный поперечный шаг		-	70/40		1.75
Относительный продольный шаг		-			1.125
Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель		°С	Взяли ранее		30
Энтальпия воздуха на входе в воздухоподогреватель		кДж/кг	Рассчитано ранее		298.52
Температура воздуха на выходе из воздухоподогревателя		°С			250
Энтальпия воздуха на выходе из воздухоподогревателя		кДж/кг	Рассчитано ранее		2346
Температура холодного воздуха		°С			30
Энтальпия холодного воздуха			Рассчитано ранее		298.52
Присос (переток)воздуха в воздухоподогревателе	Δα_вп	-	Табл. 1.8		0.03
Отношение расхода воздуха на выходе к теоретически необходимому		-	= 1.2-0.08-0.04=1.08		1.08
Тепловосприятие воздухоподогревателя		кДж/кг	2346 – 298.52)=2242.32		2242.32
Температура газов на выходе из ТВП		°С			150
Энтальпия газов на выходе из ТВП		кДж/кг	Табл. 2.3		1961.72
Энтальпия газов на входе в ТВП		кДж/кг			4214.24
Температура газов на входе в ТВП		°С	Табл. 2.3		315.3
Средняя температура газов		°С			232.65
Площадь живого сечения для прохода газов	F	м²			11.2
Скорость газов		м\с	Оптимальная скорость газов 9-11 м\с		11
Средняя температура воздуха		°С			140
Скорость воздуха		м\с	Задаемся		5.5
Коэффициент живого сечения					0.429
Площадь живого сечения для прохода воздуха		м²			9.23
Высота одного хода воздухоподогревателя		м			2.388
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности воздухоподогревателя			Рис. 6.6		45.1
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к воздуху в воздухоподогревателе			Рис. 6.5		64.9
Коэффициент использования		-	Рис. 6.6		0.9
Коэффициент теплопередачи			0.9(64.945.1)/(64.9+43.1)==23		24.12
Температурный напор при противотоке		°С	R= P= =0.23		89.9
Число ходов		-	Задаемся		3
Коэффициент перехода от противоточной схемы к сложной		-	Рис. 6.23		0.965
Температурный напор при перекрестном токе		°С	89.9*0.965=86.75		86.75
Величина теплообменной поверхности воздухоподогревателя		м²
Высота воздухоподогревателя		м
Уточненное число ходов		-	Округляем до 3		3
Уточнение температурного напора		°С			87.66
Уточненное значение высоты хода		м			2.413
Уточненное значение скорости воздуха		м/с	f_в=h_xak_жс=2.4139.024 *0.429=9.33		5.4429
Относительная погрешность скорости воздуха					1.07%