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 (1274,45 кДж/кг).

На рисунке 3 приведена схема воздухоподогревателя первой ступени.

Температура воздуха на выходе из I ступени воздухоподогревателя принимается равной =180 °С.

По таблице 2 находится энтальпия воздуха (=950 кДж/кг).

Теплота, воспринятая воздухом в воздухоподогревателе

, (84)

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

; (85)

=878 кДж/кг. (86)

Теплота, отданная газами

, (87)

где – энтальпия присасываемого воздуха.

Определяется по таблице 2 по средней температуре присасываемого воздуха .

; (88)

°С; (89)

= 594 кДж/кг. (90)

Из равенства уравнений (84) и (87) получится соотношение для расчёта энтальпии газов

кДж/кг. (91)

По таблице 2 по полученному значению энтальпии находится температура газов (=236 °С).

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

Для любой сложной схемы движения сред, если выполняется условие

, (92)

то температурный напор рассчитывается по соотношению

, (93)

где ,– средние температурные напоры.

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

=

=88 °С; (94)

=88 °С. (95)

Температурный напор равен

=88 °С. (96)

Скорость газов, скорость воздуха, средние температуры газов и воздуха

; (97)

; (98)

= =205 °С; (99)

=115 °С; (100)

=8,77 м/с; (101)

=7,14 м/с. (102)

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

, (103)

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

Для =40 мм и =7,14 м/с,

=70 Вт/(м²К);

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

Относительные продольный и поперечный шаги труб

, . (104)

При

, , (105)

поправки равны:

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

–поправка на влияние физических параметров среды ().

Вт/(м²К). (106)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности

, (107)

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяется по рисунку П6.

Для =40 мм и=8,77 м/с, получается=28 Вт/(м²К);

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

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

Вт/(м²К). (108)

Коэффициент теплопередачи излучением продуктов сгорания.

Для воздухоподогревателя первой ступени принимается

=0, (109)

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

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке.

; (110)

32,2 Вт/(м²К). (111)

Коэффициент теплопередачи

, (112)

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

20,15 Вт/(м²К). (113)

Тепло, воспринятое воздухоподогревателем I ступени по условию теплопередачи

; (114)

=872 кДж/кг. (115)

Проверка правильности выполненного расчета осуществляется по соотношению

; (116)

. (117)

Расчет окончен.