Расчет первой по ходу воздуха ступени воздухоподогревателя

Рисунок 8.8. Схема первой ступени воздухоподогревателя

Воздухоподогреватель рекуперативный. Изготовлен из труб диаметром 40 мм с толщиной стенки 1,5 мм (сталь 20).

1) Известные параметры:

– воздух:

– дымовые газы:

Тепловосприятие ступени:

2) Компоновка воздухоподогревателя:

d_н=0,040 м; σ=0,0015 м; d_вн=0,037 м.

Глубина газохода a=7,29 м; ширина b=2 м.

Число потоков воздуха z_пот=1.

Число труб в ряду поперек ходу воздуха:

Примем z₁=125.

Число труб в ряду вдоль хода воздуха:

Примем z₂=44.

Уточним шаги труб:

Принимаем высоту проходного сечения для воздуха (высоту хода): h_х=2 м.

3) Средний расход газов:

4) Площадь сечения для прохода газов:

5) Скорость газов:

6) Средний расход воздуха:

где – коэффициент избытка воздуха в первой ступени воздухоподогревателя;

7) Площадь сечения для прохода воздуха:

8) Скорость воздуха:

9) Коэффициент теплопередачи:

для первой ступени воздухоподогревателя коэффициент теплоотдачи излучением мал, поэтому не учитывается.

1. Коэффициент теплоотдачи от газов конвекцией:

Средняя температура стенки воздухоподогревателя:

[2, стр. 67].

2. Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к воздуху:

Поперечное омывание шахматного гладкого пучка воздухом [2, стр. 64].

[2, стр. 65].

Коэффициент теплопередачи:

10) Рассчитаем температурный напор:

Движение теплоносителей – перекрестное.

Для нахождения необходимо вычислить два безразмерных параметра:

(двукратный перекрест).

– температурный напор для противоточной схемы.

Рисунок 8.9. Противоток в первой ступени воздухоподогревателя

 

11) Площадь поверхности теплообмена:

12) Найдем высоту трубной поверхности по среднему диаметру труб:

13) Уточним число ходов по воздуху:

Округлим:

14) Уточним высоту хода:

15) Уточним площадь сечения для прохода воздуха:

16) Уточним скорость воздуха:

Несходимость скоростей воздуха:

, поэтому оставляем ранее найденный коэффициент теплопередачи и уточняем тепловосприятие ступени.

17) Уточним площадь поверхности теплообмена:

18) Уточним тепловосприятие ступени:

19) Несходимость тепловосприятий:

 

20) Высота ступени воздухоподогревателя:

Между первым и вторым (по воздуху) ходами предусмотрен ремонтный разрыв высотой

 

8.6 Сводная таблица теплового расчета котельного агрегата

1) Уточним потери q₂:

где – энтальпия уходящих газов при расчетной температуре

2) Уточним КПД:

3) Уточним коэффициент сохранения теплоты:

4) Уточним расход топлива, подаваемого в топку:

5) Уточним расчетный расход топлива:

6) Уточним полезное тепловыделение в топке:

,

где – энтальпия горячего воздуха при расчетной температуре ;

– из расчета топочной камеры.

7) Уточним удельное тепловосприятие топки:

8) Расчетная невязка теплового баланса:

значит расчет выполнен верно.

Таблица 8.1. Сводная таблица теплового расчета котельного агрегата

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Расчетное значение
Топка	Фестон	КПП2	КПП1	ЭК2	ВП2	ЭК1	ВП1
Рабочая среда
Температура
– на входе		°C	257,4	257,4	302,6	257,4	180,5	157,5	104,0	50,0
– на выходе		°C	257,4	257,4		327,9	257,4	320,9	180,5	157,5
Энтальпия
– на входе		кДж/кг	1122,289	1122,289	2958,392	2796,492	767,612	680,775	506,040	213,961
– на выходе		кДж/кг	1122,289	1122,289	3306,241	3028,392	1159,970	1403,956	767,612	680,775
Продукты сгорания
Температура
– на входе		°C	1634,3	950,0	903,0	754,8	639,4	443,8	352,8	218,8
– на выходе		°C	950,0	903,0	754,8	639,4	443,8	352,8	218,8	158,8
Энтальпия
– на входе		кДж/кг	12812,329	6973,041	6589,253	5508,595	4680,741	3205,760	2562,754	1580,289
– на выходе		кДж/кг	6973,041	6589,253	5508,595	4680,741	3205,760	2562,754	1580,289	1159,622
Тепловосприятие		кДж/кг	5792,859	380,734	1075,879	825,087	1465,790	661,710	977,194	441,140
Тепловой баланс
Располагаемая теплота топлива		кДж/кг	11620,093
КПД		%	89,835
Расход топлива		кг/с	5,850

 

 

Рисунок 8.10. Температурный режим работы поверхностей нагрева котельного агрегата

Список используемой литературы:

1. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). Издание 3-е, переработанное и дополненное Издательство НПО ЦКТИ, СПб, 1998. 256 с. с ил.

2. Шацких Ю.В. Тепловой расчет котельных агрегатов [Текст]: учебное пособие/Ю.В. Шацких. – Липецк: ЛГТУ, 2008. – 144с.