3.4 Проверочно-конструкторский расчет воздухоподогревателя

По чертежам парового котла составляем компоновку и эскиз трубного пучка воздухоподогревателя, на котором указываем все конструктивные размеры поверхности.

По чертежам и эскизу составим таблицу конструктивных размеров и характеристик экономайзера, определим исходные площади живых сечений для прохода газов и воды.

Таблица 3.5. Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя

Наименование величин	Обозначение	Размерность	Величина
Наружный диаметр труб		м	0,04
Внутренний диаметр труб		м	0,037
Число труб в ряду (поперёк движения воздуха)	z1	шт.	100
Число труб по ходу воздуха	z2	шт.	30
Поперечный шаг труб	S1	м	0,064
Продольный шаг труб	S2	м	0,044
Относительный поперечный шаг труб	S1/d	─	1,6
Относительный продольный шаг труб	S2/d	─	1,1
Расположение труб	─	шахматное
Характер омывания труб воздухом	─	поперечное
Характер омывания труб газами	─	продольное
Число труб, включенных параллельно по газам		шт.	3600
Площадь живого сечения для прохода газов		м2	3,87
Ширина воздухоподогревателя по ходу воздуха	b	м	6,6
Высота одного хода по воздуху		м	2,0
Площадь живого сечения для прохода воздуха		м2	5,20
Поверхность нагрева воздухоподогревателя	НВП	м2	3627

3.4.1 Общее число труб, включенных параллельно по газам:

где

- число труб в ряду по ширине;

-число рядов труб по ходу воздуха (по глубине).

3.4.2 Площадь живого сечения для прохода газов определяем по формуле:

где

– внутренний диаметр трубы;

– общее число труб, включённых параллельно по газам.

3.4.3 Площадь живого сечения для прохода воздуха:

- высота одного хода по воздуху;

здесь m=4-число секций по ширине воздухоподогревателя;

- число труб в ряду в одной секции.

Принимаем b=6,6м, тогда:

3.4.4 Поверхность нагрева воздухоподогревателя:

средний диаметр трубы воздухоподогревателя;

- высота (длина) трубы воздухоподогревателя.

Примем

Составим таблицу исходных данных для теплового расчета воздухоподогревателя.

Табл. 3.6. Исходные данные для теплового расчета воздухоподогревателя.

Наименование величины	Обозначение	Размерность	Величина
Температура газов до воздухоподогревателя		0C	368,2
Температура газов за воздухоподогревателем (уходящих)		0C	120
Температура воздуха до воздухоподогревателя		0C	30
Температура горячего воздуха после воздухоподогревателя		0C	250
Объём газов при среднем коэффициенте избытка воздуха			7,851
Теоретический объём воздуха	V0		5,76
Отношение объёма воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому		─	1,07
Отношение объёма рециркулирующего воздуха к теоретически необходимому		-	0
Объёмная доля водяных паров		─	0,0897
Тепловосприятие воздухоподогревателя по балансу		(кДж/ )	2813,73(672,48)

3.4.5 Средняя скорость газов:

где

– расчётный расход топлива;

- объём газов при среднем коэффициенте избытка воздуха;

– площадь живого сечения для прохода газа;

-средняя температура газов:

Полученное значение входит в рамки оптимальной скорости:

[1, стр.80]

3.4.6 Средняя скорость воздуха:

, т.е. условие выполнено [1, стр.81]

3.4.7 Коэффициент теплопередачи определяется для перегревателя в целом по средним значениям необходимых величин из таблиц 3.5. и 3.6. и в соответствии с указаниями раздела 4 [1].

Для трубчатых воздушных подогревателей:

- коэффициент тепловой эффективности.

– коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:

где

- коэффициент теплоотдачи конвекцией в зависимости от скорости газов и эквивалентного диаметра труб (при продольном омывании труб ) по монограмме 11 [1, стр.130];

– поправка на изменение физического состояния газового потока по средней его температуре, по монограмме 11[1, стр.130];

– поправка на длину трубы.

- коэффициент теплоотдачи от стенки к рабочему телу:

где

- по монограмме 8 [1, стр. 128];

- поправка на число рядов труб, моногр. 8 [1, стр. 128];

- поправка на изменение физических свойств среды моногр. 8 [1, стр. 128];

- поправка на компоновку трубного пучка, зависящая от относительных шагов монограмме. 8 [1, стр. 128].

Получаем коэффициент теплопередачи:

Определение температурного напора для воздухоподогревателя:

где

– коэффициент пересчета от противоточной к более сложной, определяемый по номограмме 21 [137, стр.26] по безразмерным параметрам:

3.4.8 Температурный напор для противотока определяем как среднелогарифмическую разность температур

Температурный напор:

Расчётная поверхность воздухоподогревателя.

3.4.9 Определяем расчетную поверхность воздухоподогревателя по уравнению теплопередачи:

3.4.10 Невязка поверхностей нагрева:

Расчёт проведён с необходимой точностью, и изменений в конструкцию воздухоподогревателя вносить не надо.