3.2.3. Расчет воздухоподогревателя I ступени

Исходные данные:

– поверхность нагрева – =5050 м²;

– продольный и поперечный шаги – =60 мм; =42 мм;

– наружный диаметр труб – =40 мм;

– проходное сечение для продуктов сгорания – =11,8 м²;

– проходное сечение для воздуха – =11,8 м²;

– расположение труб по ходу воздуха шахматное;

– температура воздуха перед воздухоподогревателем =30^оС;

– энтальпия воздуха на входе в воздухоподогреватель =201,6 кДж/кг;

– температура дымовых газов на выходе из воздухоподогревателя = =150°С;

– энтальпия уходящих газов ( 1550 кДж/кг).

На рисунке 3.3 приведена схема воздухоподогревателя первой ступени.

Т емпература воздуха на выходе из I ступени воздухоподогревателя принимается равной =200 °С.

По таблице 2 находится энтальпия воздуха ( =1356 кДж/кг).

Теплота, воспринятая воздухом в воздухоподогревателе

, (3.109)

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

; (3.110)

=1344,8 кДж/кг. (3.111)

Теплота, отданная газами

, (3.112)

где – энтальпия присасываемого воздуха.

Определяется по таблице 2 по средней температуре присасываемого воздуха .

; (3.113)

°С; (3.114)

= 774 кДж/кг. (3.115)

Из равенства уравнений (3.109) и (3.112) получится соотношение для расчёта энтальпии газов

кДж/кг. (3.116)

По таблице 2 по полученному значению энтальпии находится температура газов ( =273 °С).

Воздухоподогреватель является двухходовым теплообменником с перекрёстным движением нагреваемого воздуха относительно продуктов сгорания [2].

Для любой сложной схемы движения сред, если выполняется условие

, (3.117)

то температурный напор рассчитывается по соотношению

, (3.118)

где , – средние температурные напоры.

Температурные напоры рассчитываются по конечным температурам сред для всей поверхности при движении сред относительно друг друга по прямотоку и противотоку.

=

=96,5°С; (3.119)

=96,5°С. (3.120)

Температурный напор равен

=96,5 °С. (3.121)

Скорость газов, скорость воздуха, средние температуры газов и воздуха

; (3.122)

; (3.123)

= =211,5 °С; (3.124)

=115 °С; (3.125)

=9,94 м/с; (3.126)

=6,2 м/с. (3.127)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к обогреваемой среде (воздуху).

, (3.128)

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией, который определяется по рисунку П5.

Для =40 мм и =6,2 м/с,

=67 Вт/(м²К);

– поправка на число поперечных рядов труб по ходу газов ( =1);

Относительные продольный и поперечный шаги труб

, . (3.129)

При

, , (3.130)

поправки равны:

– поправка на компоновку пучка, ( =1,05);

– поправка на влияние физических параметров среды ( ).

Вт/(м²К). (3.131)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности

, (3.132)

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяется по рисунку П6.

Для =40 мм и =9,94 м/с, получается =30,6 Вт/(м²К);

– поправка на влияние физических параметров среды ( =1,15);

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

Вт/(м²К). (3.133)

Коэффициент теплопередачи излучением продуктов сгорания.

Для воздухоподогревателя первой ступени принимается

=0, (3.134)

поскольку средняя температура газов меньше 300 °С (п. 7-34 [1]).

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке.

; (3.135)

35,19 Вт/(м²К). (3.136)

Коэффициент теплопередачи

, (3.137)

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

21,11 Вт/(м²К). (3.138)

Тепло, воспринятое воздухоподогревателем I ступени по условию теплопередачи

; (3.139)

=1132,25 кДж/кг. (3.140)

Проверка правильности выполненного расчета осуществляется по соотношению

; (3.141)

. (3.142)

Расхождение получилось больше допустимого. Необходимо провести уточнение расчёта для другого значения температуры горячего воздуха на выходе из первой ступени воздухоподогревателя.