8 Расчет воздухоподогревателя
Воздухоподогреватель служит для повышения экономичности котлоагрегата и интенсификации процесса сжигания. Водогрейные котлы, сжигающие высоковлажные бурые угли, имеют воздухоподогреватели.
В выпускаемой серии водогрейных котлов КВ-ТСВ применяются трубчатые воздухоподогреватели одноходовые по воздуху и газам с диаметром труб 40х1,6. Трубы расположены вертикально в шахматном порядке с шагами S1=60 мм, S2=42 мм. Воздухоподогреватель является последней конвективной поверхностью нагрева по ходу газов и располагается в вертикальной шахте, при общей П-образной компоновке водогрейного котла. Воздухоподогреватель работает по схеме продольного омывания труб газами и поперечного омывания воздухом.
Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель tвп/ выбирается в зависимости от вида топлива в соответствии с таблицей 8.1 из условия отсутствия конденсации водяных паров на поверхности нагрева.
Таблица 8.1 - Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель, 0С
Топливо |
|
tвп/, оС |
|
Сухое Wп ≤ 3 |
|
|
30 |
Влажное Wп = 4 ÷ 20 |
|
45 ÷ 55 |
|
Сильновлажное |
Wп > 20 |
60 ÷ 70 |
|
Природный газ |
|
|
30 |
Мазут малосернистый |
Sр ≤ 0,5% |
30 |
|
Мазут сернистый |
Sр = 0,5 ÷ 20% |
50 ÷ 70 |
|
Мазут высокосернистый |
Sр > 20% |
80 ÷ 100 |
|
Примечание - подогрев воздуха до tвп/ учитывается от уровня tхв=30 оС. Подогрев до 60÷70 оС может осуществляться за счёт рециркуляции горячего воздуха, более высокий подогрев – в паровых или водяных калориферах.
Расчет воздухоподогревателя ведется в табличной форме.
Таблица 8.2 - Расчет воздухоподогревателя
|
Наименование |
Обозна |
Ед. |
Расчетная формула или |
Результат |
|
определяемой величины |
-чение |
изм. |
способ определения |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1. |
Диаметр труб: |
d |
|
|
|
|
наружный |
мм |
|
|
|
|
dвн |
|
|
||
|
внутренний |
0,5(d+dвн) |
|
||
|
средний |
dср |
|
|
|
2. |
Шаги труб: |
S1 |
мм |
|
|
|
поперечный |
конструктивно |
|
||
|
продольный |
S2 |
|
|
|
3. |
Относительные шаги |
σ1 |
|
S1 /d |
|
32
|
σ2 |
|
|
|
|
|
S2 /d |
|
|
|
|
|
|||
4. Эквивалентный диаметр |
dэ |
мм |
|
|
|
dэ= dвн |
|
|
|
|
|
||||
5. Температура воздуха на |
tвп/ |
oC |
|
в зависимости от вида |
|
||||||||||
входе в |
|
|
|||||||||||||
воздухоподогреватель |
|
|
|
топлива таблица 8.1 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Энтальпия воздуха на |
0 / |
кДж |
по I-ϑ диагр. или по формуле |
|
|||||||||||
входе |
|
||||||||||||||
I вп |
кг |
|
|
I0вп/=Vc0C/t/ |
|
|
|
|
|||||||
ввоздухоподогреватель |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Температура воздуха на |
tвп// |
oC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выходе из |
|
|
таблица 1.2 |
|
|
|
|
||||||||
воздухоподогревателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. Энтальпия воздуха на |
0 // |
кДж |
по I-ϑ диагр. или по формуле |
|
|||||||||||
выходе из |
|
||||||||||||||
I вп |
кг |
|
|
I0вп//=V0C//t// |
|
|
|
|
|||||||
воздухоподогревателя |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9. Коэффициент избытка |
βвп// |
|
|
|
αт-Δαт +Δαпл |
|
|
|
|||||||
воздуха на выходе из |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
воздухоподогревателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10. Доля рециркулирующего |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t / − |
tхв |
|
|||
воздуха (в случае наличия |
|
|
|
// |
|
|
|
|
|
|
|||||
рециркуляции) |
βрц |
|
|
(β вп |
+ α |
вп ) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
t // |
− |
t / |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
11. Количество теплоты, |
Qвп |
кДж |
æ |
// |
Δαвп |
+ |
|
|
ö |
0// |
0/ |
|
|||
полученное воздухом |
кг |
ç |
βвп + |
2 |
|
|
βрц ÷ |
(Iвп |
- Iвп ) |
|
|||||
|
|
è |
|
|
|
|
|
ø |
|
|
|
|
|
||
12. Коэффициент |
φ |
|
|
|
из таблицы 3.1. |
|
|
|
|||||||
сохранения тепла |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13. Энтальпия и температура |
Iвп/ |
кДж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
газов на входе в |
ϑвп/ |
кг |
|
из расчёта предыдущей |
|
||||||||||
воздухоподогреватель |
|
оС |
|
|
поверхности |
|
|
|
|
||||||
14. Энтальпия |
0прс |
кДж |
|
|
|
|
|
|
t′ |
+ |
t′′ |
|
|
|
|
присасываемого воздуха |
I |
кг |
|
|
V × C × |
|
вп |
|
вп |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15. Энтальпия газов на |
Iвп// |
кДж |
|
Iвп/-Qвп/φ+ Δαвп∙I0прс |
|
||||||||||
выходе из |
|
|
|||||||||||||
кг |
|
|
|||||||||||||
воздухоподогревателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16. Температура газов на |
ϑвп// |
оС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выходе из |
|
по I-ϑ диаграмме |
|
||||||||||||
воздухоподогревателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение таблицы 8.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
5 |
||
17. Температурный напор на |
Δtм |
оС |
|
|
|
ϑвп/ - tвп// |
|
|
|
|
|||||
горячем конце |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
воздухоподогре-вателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18. Средняя температура |
ϑср |
оС |
|
|
0,5(ϑкп/+ ϑкп//) |
|
|
|
|||||||
газов |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19. Средняя скорость газов |
wг |
м/с |
принимается предварительно |
|
|||||||||||
|
|
(разд.8.а), также 2÷6 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
20. Средний объём газов |
Vг |
м3/кг |
таблица 2.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
33
21. |
Площадь живого сечения |
Fг |
|
|
м2 |
|
Вр × Vг × (273 + ϑ ) |
|
|||||||||||||||||
труб для прохода газов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
wг |
× 273 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
22. |
Коэффициент |
α1 |
|
|
Вт |
|
|
|
Сф∙Сl∙αн |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
теплоотдачи с газовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
м2 К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
стороны |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
23. |
Средняя температура |
tвп |
|
|
оС |
|
0,5(tвп/+tвп//) |
|
|||||||||||||||||
воздуха |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24. |
Средняя скорость |
wв |
|
|
м/с |
принимается из условия: |
|
||||||||||||||||||
воздуха |
|
|
|
|
|
wв=0,5∙wг |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
25. |
Площадь живого сечения |
|
|
|
|
|
Bр × V 0 × ( β ¢¢ + |
|
α |
|
|
+ |
β рц )(tвп + 273) |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||||||||||||||
для прохода воздуха |
Fв |
|
|
м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
wг × |
273 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
26. |
Коэффициент |
α2 |
|
|
Вт |
|
|
|
|
α2= αк |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
теплоотдачи с воздушной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
м2 К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
стороны |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27. |
Коэффициент |
ξвп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
использования |
|
|
|
|
[1], п.7-59, таблица 7-4 |
|
|||||||||||||||||||
воздухоподогревателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28. |
Коэффициент |
К |
|
|
Вт |
|
|
|
ξвп |
α1 × α2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
теплопередачи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
м2 К |
|
α1 |
+ |
α2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
29. |
Разность температур |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
между средами: |
Δtб |
|
|
оС |
|
|
|
ϑвп// - tвп/ |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
наибольшая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
наименьшая |
Δtм |
|
|
оС |
ϑвп/ - tвп// (см.п.17) |
|
|||||||||||||||||||
30. |
Средний температурный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tб − |
|
|
|
tм |
|
|
|
|
|
|
||||
напор при противотоке |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Δtпрг |
|
|
оС |
|
|
|
2,3lg |
|
|
|
tб |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tм |
|
|
|
|
|
|
||||||
31. |
Перепад температур: |
τб |
|
|
оС |
|
|
|
|
tвп//-tвп/ |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
наибольший |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
наименьший |
τм |
|
|
|
|
|
|
|
ϑвп// -ϑвп/ |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
32. |
Безразмерный параметр |
P |
|
|
|
|
|
τм/(ϑвп/- tвп/) |
|
||||||||||||||||
33. |
Безразмерный параметр |
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
τб/τм |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
34. |
Коэффициент пересчёта |
ψ |
|
|
оС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
от противоточной схемы к |
|
|
|
номогр.31 [1] |
|
||||||||||||||||||||
перекрёстной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35. |
Температурный напор |
Δtвп |
|
|
оС |
|
|
|
|
ψ ∙Δtпрт |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Продолжение таблицы 8.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|||||||
36. |
Поверхность нагрева |
H |
|
|
м2 |
|
Qвп × |
B |
р × |
10 |
3 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K × |
Δt |
|
|
|
|
|
|
|||||||
37. |
Общее число труб для |
Z |
|
|
шт. |
|
|
|
4 × Fг |
|
× 106 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
прохода газов |
|
|
|
|
|
|
π × |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dвн |
|
|
|
|
|
|
||||||||
38. |
Длина труб (высота |
L |
|
|
м |
|
|
|
|
H × |
10 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
шахты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
π × |
dср × |
Z |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
воздухоподогревателя) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
34
39. |
Число рядов труб |
Z1 |
шт. |
|
Fг × |
10 |
3 |
|
|
поперёк хода воздуха (по |
|
|
|
|
|||||
(S1 - |
d)× L |
|
|||||||
глубине) |
|
|
|
||||||
40. |
Число рядов по ходу |
Z2 |
шт. |
|
Z/Z1 |
|
|
|
|
воздуха |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
41. |
Глубина шахты |
b |
м |
S1∙(Z1-1)+d |
|
||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
42. |
Ширина шахты |
|
|
S2∙(Z2-1)+d |
|
||||
воздухоподогревателя |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35