3.2.5. Расчет воздухоподогревателя II ступени

Для второй ступени воздухоподогревателя проводится конструктивный расчёт.

Исходные данные:

– поверхность нагрева – =6060 м²;

– продольный и поперечный шаги – =80 мм; =52,5 мм;

– наружный диаметр труб – =51 мм;

– проходное сечение для продуктов сгорания – =9,3м²;

– проходное сечение для воздуха – f_в=11,2 м²;

– шахматное расположение труб;

– температура воздуха перед воздухоподогревателем =180°С;

– энтальпия воздуха на входе в воздухоподогреватель =1219,2 кДж/кг;

– температура дымовых газов на выходе из воздухоподогревателя =305,5°С;

– энтальпия при этой температуре ( 3165,1 кДж/кг);

– температура горячего воздуха за воздухоподогревателем II ступени =340°С;

– энтальпия ( = 2338,2 кДж/кг).

Теплота, воспринятая воздухом в воздухоподогревателе II ступени

, (3.212)

где – отношение количества воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому, рассчитывается по соотношению

; (3.213)

=1270,06 кДж/кг. (3.214)

Теплота, отданная газами

, (3.215)

где - энтальпия присасываемого воздуха. Определяется по таблице 2 по температуре присасываемого воздуха ( =1636 кДж/кг).

; (3.216)

260 °С. (3.217)

Из равенства уравнений (3.212) и (3.215) определяется энтальпия продуктов сгорания

кДж/кг. (3.221)

Н а рисунке 3.5 приведена схема воздухоподогревателя второй ступени.

По энтальпии продуктов сгорания по таблице 2 находится температура газов на входе в воздухоподогреватель ( =424°С).

Температурный напор в воздухоподогревателе II ступени.

Для любой сложной схемы движения сред, если выполняется условие

> 0,92, (3.222)

то температурный напор рассчитывается по соотношению

, (3.223)

где и - средние температурные напоры, рассчитанные по конечным температурам сред для всей поверхности при движении по прямотоку и противотоку.

Определяем средние температурные напоры

= =104,75 °С; (3.224)

= =104,75 °С; (3.225)

Отношение к

= =1,03 > 0,92.

Температурный напор

=104,75 °С. (3.226)

Скорость газов, скорость воздуха и относительные поперечные и продольные и шаги

=

=15,9 м/с; (3.227)

=

=7,85 м/с; (3.228)

=364,75 °С; (3.229)

=260 °С; (3.230)

, ; (3.231)

, . (3.232)

Температура стенки поверхности воздухоподогревателя определяется как полусумма средних температур газов и воздуха (п.8-54 [1])

= 311,1°С. (3.233)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к обогреваемой среде

, (3.234)

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией. Определяется по рисунку П5.

Для =51 мм, =7,85 м/с, получается =69 Вт/(м²К);

– поправка на число поперечных рядов (C_l =1);

– поправка на влияние физических параметров среды ( =0,94);

Вт/(м²К). (3.235)

Коэффициент теплоотдачи продуктов сгорания

, (3.236)

где – коэффициент теплоотдачи. Определяется по рисунку П5, получается =48 Вт/(м²К);

– коэффициент излучения газов. Определяется по рисунку П7.

Вт/(м²К). (3.237)

Эффективная толщина излучающего слоя

; (3.238)

0,05 м. (3.239)

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

– коэффициент ослабления лучей золовыми частицами принимается равным нулю п. 7-36 [1];

– находим произведение

0,240,10,05=0,001. (3.240)

По рисунку П2 k_Г = 64 (м МПа)^-1.

Суммарная оптическая толщина слоя продуктов сгорания

; (3.241)

0,077. (3.242)

Коэффициент теплового излучения газовой среды определяется по рисунку П7.

=0,081. (3.243)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности

, (3.244)

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией. Определяется по рисунку П6.

Для =51 мм и =15,9 м/с

=45 Вт/(м²К); (3.245)

– поправка на влияние физических параметров среды ( =1,03);

– поправка на число поперечных рядов (C_l = 1).

Вт/(м²К). (3.246)

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

; (3.247)

45,53+3,88=49,41 Вт/(м²К). (3.248)

Коэффициент теплопередачи

, (3.249)

где – коэффициент использования поверхности воздухоподогревателя. Определяется по таблице П3 ( =0,9).

28,3 Вт/(м²К). (3.250)

Тепло, воспринятое воздухоподогревателем II ступени по условию теплопередачи

; (3.251)

=1989,4 кДж/кг. (3.252)

Проверка правильности выполненного расчета осуществляется по соотношению

; (3.253)

% > 2. (3.254)

Для обеспечения заданной температуры воздуха за воздухоподогревателем необходимо произвести конструктивный расчет. Из формулы (3.251) выражаем

; (3.255)

=3868,6 м². (3.256)

Расчёт воздухоподогревателя II ступени закончен.