5 Расчет воздухоподогревателя.

В результате конструктивного расчета необходимо найти температуру газов на выходе из воздухоподогревателя и его расчетную поверхность, обеспе­чивающую подогрев воздуха до принятой температуры.

Количество тепла, воспринимаемого воздухом в воздухоподогревателе, ккал/кг:

где '' – отношение количества воздуха на выходе из воздухоподогревателя к теоретически необходимому:

,

где ∆α_т, ∆α_пп – присосы в топке и системе пылеприготовления;

Ј°_г.в= 1021,7 ккал/кг, Ј°_х.в=100,7 ккал/кг - энтальпия горячего и холодного воздуха, теоретически необходимого для сгорания топлива при соответственных температурах на выходе t_г.в = 300 ºC и на входе t_хв = 30 ºC воздуха в воздухоподогреватель.

Из уравнения теплового баланса по газовой стороне и найденной величине Q_вп находит энтальпию газов на входе в воздухоподогреватель, ккал/кг:

где Ј_вх^˝=2450,2 – энтальпия на входе в воздухоподогреватель, ккал/кг; φ – коэффициент сохранения тепла; ∆α_вп – присос воздуха в воздухоподогревателе; Ј_х.в. - энтальпия холодного воздуха:

По таблице 1.3 определяют температуру газов на выходе из воздухоподогревателя, ºС:

Для расчета коэф. теплоотдачи в воздухоподогревателе нужно знать его конструктивные характеристики, а также скорости газов и воздуха в нем.

Скорости газов и воздуха выбираются с учетом условий обеспечения минимума затрат и самоочистки труб. Принимаем d=0,035 м, скорости газов W_Г = 12 м/с, скорость воздуха W_В = 6,0 м/с, при относительном поперечном шаге труб S₁/d = 1,2 и продольном S₂/d = 1,1.

Для принятой скорости газов рассчитывают живое сечение для прохода газов, м²:

где V_Г – объем газов при α_вп; B_p – расчетный расход топлива; средняя температура газового потока, :

Число труб в ширине шахты, шт:

Полное число труб воздухоподогревателя, шт:

Число рядов труб по глубине конвективной шахты (по ходу воздуха), шт:

Глубина шахты, м:

Температурный напор в трубчатых воздухоподогревателях с перекрестным током газов и воздуха при числе ходов не более четырех:

,

где ψ – коэффициент перехода от противоточной схемы к сложной, (опреде­ляется по номограмме 13[5]); ∆t_прот – средняя разность температур для случая противотока (определяется так же как при расчете пароперегревателя),

566,5 333,5

300 30

Для определения ψ предварительно вычисляют безразмерные параметры:

и

где и t' – температура греющей и нагреваемой сред на входе в воздухоподогреватель, ºС; - перепад температур той среды, у которой он больше, ºС;- перепад второй среды, ºС.

Далее определяется коэффициент теплопередачи по формуле

где α₁ - коэффициент теплоотдачи от газов к стенке (ккал/м² ч°С), определя­ется по номограмме 9[5] (продольное омывание); α₁=29,5 при W_г=12 м/с

α₂ - коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воздуху, ккал/м² ч °С (номограмма 8[5]); α₂=39,7 при W_в=6 м/с

ξ - коэффициент использования воздухоподогревателя, учитывающий совместное влияние загрязненных труб, неполноты омывания поверхности газами и воздухом, и перетоков воздуха в трубных решетках, принимается по табл. 5.1.

Таблица 5.1

Вид топлива	коэффициент использования воздухоподогревателей ξ
	трубчатых без промежуточных трубных досок		чугунных ребристых
	нижние степени	верхние ступени
АШ, фрезерный торф Мазут и древесное топливо Все остальные топлива	0,8 0,8 0,85	0,75 0,85 0,85	0,75 0,7 0,8

Температура стенки труб принимается равной полусумме средних зна­чений температур газов и воздуха, °С:

Эквивалентный диаметр труб при продольном омывании, м:

где a, b - поперечные размеры газохода, м; d_вн - внутренний диаметр труб, м

Расчетная поверхность воздухоподогревателя, м²:

Полная высота труб воздухоподогревателя, м:

где ,d, d_вн - наружный и внутренний диаметры труб, м.

Сечение прохода для воздуха определяется, исходя из принятой скорости воздуха W_в по формуле, м²:

где t_ср - средняя температура воздуха, °С.

Высота проходного сечения для воздуха (высота одного хода), м:

Число ходов воздуха

Рис. 5.1. Эскиз воздухоподогревателя.