Расчет трубчатого воздухоподогревателя.

Для промышленных котлов применяются в основном трубчатые воздухоподогреватели, чаще всего устанавливаемые после водяного экономайзера или вместо него. Расчет таких воздухоподогревателей выполняется в следующей последовательности:

1. При конструктивном расчете воздухоподогревателя выбирается диаметр труб, поперечный и продольный относительные шаги труб, площади поперечного сечения для прохода продуктов сгорания и воздуха, число ходов. При поверочном расчете существующего воздухоподогревателя перечисленные характеристики и иго поверхность определяется из чертежей.

2. Определяется минимальный температурный напор на горячем конце воздухоподогревателя, ^оС

 

, (9.1)

 

где - температура продуктов сгорания на входе в воздухоподогреватель, известная из расчета предыдущей поверхности нагрева; - температура горячего воздуха, принятая при составлении теплового баланса котла.

Если значение окажется меньшим на 25-30 ^оС, то при конструктивном расчете это указывает на необходимость применения неоправданно большой поверхности нагрева, а при поверочном – на недостаточность имеющегося воздухоподогревателя для получения принятой температуры горячего воздуха. В обоих случаях необходимо снизить температуру горячего воздуха и произвести расчет котлоагрегата заново или применить двухступенчатую компоновку воздухоподогревателя.

3. Определяется тепловосприятие воздуха в воздухоподогревателе. При предварительном подогреве воздуха в калорифере тепловосприятие, кДж/кг, кДж/м³ будет

 

, (9.2)

 

где - отношение количества горячего воздуха к теоретически необходимому:

 

, (9.2)

 

в двух последних формулах , и - присосы воздуха в топку, воздухоподогреватель и систему пылеприготовления (определяются по таблице 3.2); и - энтальпия теоретического количества воздуха на входе в воздухоподогреватель и на выходе из него, определяется по диаграмме для соответствующих температур, принятых при составлении теплового баланса.

4. Из уравнения теплового баланса определяется энтальпия продуктов сгорания после воздухоподогревателя, кДж/кг, кДж/м³

 

. (9.3)

 

Полученное значение сравнивается с предварительно принятой при составлении теплового баланса энтальпией уходящих газов. Если расхождение не превысит 0,5% располагаемой теплоты топлива , то расчет выполнен правильно.

5. В зависимости от взаимного направления движения воздуха и продуктов сгорания определяется температурный напор в воздухоподогревателе. При прямотоке и противотоке температурный напор определяется по уравнению 7.2, а при последовательно-смешанном и перекрестном токе по уравнению 7.2. Поправочный коэффициент при последовательно-смешанном токе определяется по номограмме на рис.7.2, а параметры А, Р и R, необходимые для пользования номограммой, по формулам (7.4 – 7.6). Поправочный коэффициент для перекрестного тока определяется по номограмме, приведенной на рис.9.1, в зависимости от числа перекрестов. Схемы перекрестного тока показаны на рис.9.2.

 

Рис.9.1. Номограмма для определения температурного напора при перекрестном токе

1 – однократный перекрест; 2 – двукратный; 3 - трехкратный; 4 – четырехкратный

 

Рис.9.2. Схемы перекрестного тока с разным числом перекрестов, указанных цифрами в соответствии с рис.9.1

 

Для пользования номограммой вычисляются безразмерные параметры

 

; (9.4)

 

, (9.5)

 

где и - температуры продуктов сгорания и воздуха на входе в поверхность нагрева, ^оС; - изменение температуры при прохождении поверхности нагрева той средой, у которой оно большее, ^оС, - изменение температуры той среды, у которой оно меньшее, ^оС.

6. Определяется скорость продуктов сгорания в воздухоподогревателе, м/с

 

. (9.6)

 

7. Определяется скорость воздуха в воздухоподогревателе, м/с

 

, (9.7)

 

где - теоретически необходимое количество воздуха, м³/кг или м³/м³; t – среднеарифметическая температура воздуха на входе и выходе из пароперегревателя, ^оС; F – площадь поперечного сечения для прохода воздуха, м².

8. Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к стенке в соответствии п.7 раздела 6.

9. Определяется суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/(м² К),

 

, (9.8)

 

где - коэффициент теплоотдачи излучением, для трубчатых воздухоподогревателей первой ступени принимается = 0, - коэффициент использования поверхности нагрева; при сжигании АШ, фрезерного торфа, мазута и древесного топлива принимается равным 0,8, для всех остальных топлив – 0,85.

10. Определяется коэффициент теплоотдачи от стенки поверхности нагрева к воздуху, Вт/(м² К). При поперечном омывании коридорных и шахматных пучков

 

, (9.9)

 

где - коэффициент теплоотдачи по номограмме; при поперечном омывании коридорных пучков определяется по номограмме на рис.6.1, при поперечном омывании шахматных пучков по номограмме на рис.6.2. , и - поправки определяемые при поперечном омывании коридорных и шахматных пучков по рис.6.1 и 6.2. для определения поправок необходимо вычислить:

среднюю температуру воздуха

 

, (9.10)

 

относительные шаги и .

11. Определяется коэффициент теплопередачи, Вт/(м² К):

 

. (9.11)

 

12. При конструктивном расчете из уравнения теплопередачи определяется площадь поверхности нагрева воздухоподогревателя, м²

 

. (9.12)

 

При поверочном расчете, когда известна поверхность нагрева воздухоподогревателя, из уравнения теплопередачи определяется тепловосприятие воздухоподогревателя

 

. (9.13)

 

По значению Q_вп определяется энтальпия горячего воздуха после воздухоподогревателя, кДж/кг или кДж/м³

 

. (9.14)

 

По величине по диаграмме определяется температура горячего воздуха после воздухоподогревателя . Если температура горячего воздуха отличается от принятой при составлении теплового баланса не более чем на 40 ^оС, то расчет считается оконченным. В противном случае расчет парогенератора следует повторить, задавшись новой температурой горячего воздуха, близкой к полученной.

 

Литература

1. Сидельковский Л.И. и др. Парогенераторные установки промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1978. – 336 с.

2. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод). – М.: Энергия, 1973. – 296 с.

3. Хзмалян Ю.М., Каган Я.А. Теория горения и топочные устройства. – М.: Энергия, 1976. – 488 с.

4. Теплотехнический справочник. Т. 1. – М.: Энергия, 1975.

5. Роддатис К.Ф., Соколовский Я.Б. Справочник по котельным установкам малой производительности. – М.: Энергия, 1975. – 432 с.

6. Александров В.Г. Паровые котлы средней и малой мощности. – Л.: Энергия, 1972. – 197 с.

7. Либерман Н.Б., Нянковская М.Т. Справочник по проектированию котельных установок систем централизованного теплоснабжения. – М.: Энергия, 1979. – 294 с.

8. Аэродинамический расчет котельных агрегатов. (Нормативный метод). – Л.: Энергия, 1977.

9. Эстеркин Р.И. Промышленные котельные установки. Л.: Энергоатомиздат, 1985.

 

 

Оглавление

 

Введение ………………………………………………….3

1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОТЕЛЬНЫХ

АГРЕГАТОВ………………………………………………..

2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПОЧНЫХ

УСТРОЙСТВ……………………………………………….

3. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ…

4. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА…….

5. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТОПОЧНОЙ КАМЕРЫ………….

6. РАСЧЕТ КОНВЕКТИВНЫХ ИСПАРИТЕЛЬНЫХ

ПОВЕРХНОСТЕЙ ……………………………………….

7. РАСЧЕТ КОНВЕКТИВНЫХ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕ-

ЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ КОТЛОАГРЕГАТОВ………...

8. РАСЧЕТ ВОДЯНОГО ЭКОНОМАЙЗЕРА……………….

9. РАСЧЕТ ТРУБЧАТОГО ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ.

Литература ………………………………………………….