Расчет воздухоподогревателя II ступени

Для второй ступени воздухоподогревателя проводится конструктивный расчёт.

Исходные данные:

– поверхность нагрева – =6060 м²;

– продольный и поперечный шаги – =80 мм; =52,5 мм;

– наружный диаметр труб – =51 мм;

– проходное сечение для продуктов сгорания – =9,3м²;

– проходное сечение для воздуха – f_в=11,2 м²;

– шахматное расположение труб;

– температура воздуха перед воздухоподогревателем =180°С;

– энтальпия воздуха на входе в воздухоподогреватель

=1148,9 кДж/кг;

– температура дымовых газов на выходе из воздухоподогревателя =314 °С;

– энтальпия при этой температуре (2961,2 кДж/кг);

– температура горячего воздуха за воздухоподогревателем II ступени =340 °С;

– энтальпия (= 2205,5 кДж/кг).

Теплота, воспринятая воздухом в воздухоподогревателе II ступени

, (153)

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

; (154)

=1199,2 кДж/кг. (155)

Теплота, отданная газами

, (156)

где - энтальпия присасываемого воздуха. Определяется по таблице 2 по температуре присасываемого воздуха

(=1636 кДж/кг).

; (157)

260°С. (158)

Из равенства уравнений (3.212) и (3.215) определяется энтальпия продуктов сгорания

кДж/кг. (159)

На рисунке 5 приведена схема воздухоподогревателя второй ступени.

По энтальпии продуктов сгорания по таблице 2 находится температура газов на входе в воздухоподогреватель (=425,5 °С).

Температурный напор в воздухоподогревателе II ступени.

Для любой сложной схемы движения сред, если выполняется условие

> 0,92, (160)

то температурный напор рассчитывается по соотношению

, (161)

где и - средние температурные напоры, рассчитанные по конечным температурам сред для всей поверхности при движении по прямотоку и противотоку.

Определяем средние температурные напоры

==109,8 °С; (162)

==109,8 °С; (163)

Отношение к

==1 > 0,92.

Температурный напор

(164)

Скорость газов, скорость воздуха и относительные поперечные и продольные и шаги

=

=15,7 м/с; (165)

=

=9,3 м/с; (166)

=369,8 °С; (167)

=260 °С; (168)

, ; (169)

, . (170)

Температура стенки поверхности воздухоподогревателя определяется как полусумма средних температур газов и воздуха (п.8-54 [1])

= 314,9 °С. (171)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к обогреваемой среде

, (172)

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией. Определяется по рисунку П5.

Для =51 мм, =9,3м/с, получается =76 Вт/(м²К);

– поправка на число поперечных рядов (C_l =1);

– поправка на влияние физических параметров среды (=0,94);

Вт/(м²К). (173)

Коэффициент теплоотдачи продуктов сгорания

, (174)

где – коэффициент теплоотдачи. Определяется по рисунку П5, получается =48 Вт/(м²К);

– коэффициент излучения газов. Определяется по рисунку П7.

Вт/(м²К). (175)

Эффективная толщина излучающего слоя

; (176)

0,05 м. (177)

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

– коэффициент ослабления лучей золовыми частицами принимается равным нулю п. 7-36 [1];

– находим произведение

0,2150,10,05=0,001. (178)

По рисунку П2 k_Г = 64 (м МПа)^-1.

Суммарная оптическая толщина слоя продуктов сгорания

; (179)

0,064 (180)

Коэффициент теплового излучения газовой среды определяется по рисунку П7.

=0,081. (181)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности

, (182)

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией. Определяется по рисунку П6.

Для =51 мм и =15,7 м/с

=45 Вт/(м²К); (183)

– поправка на влияние физических параметров среды (=1,03);

– поправка на число поперечных рядов (C_l = 1).

Вт/(м²К). (184)

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

; (185)

46,35+3,88=49,41 Вт/(м²К). (186)

Коэффициент теплопередачи

, (187)

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

26,3 Вт/(м²К). (188)

Тепло, воспринятое воздухоподогревателем II ступени по условию теплопередачи

; (189)

=1828,6 кДж/кг. (190)

Проверка правильности выполненного расчета осуществляется по соотношению

; (191)

(192)

Для обеспечения заданной температуры воздуха за воздухоподогревателем необходимо произвести конструктивный расчет. Из формулы (3.251) выражаем

; (193)

=3974,2 м². (194)

Расчёт воздухоподогревателя II ступени закончен.

РАСЧЕТ ВОДЯНОГО ЭКОНОМАЙЗЕРА II СТУПЕНИ

Для второй ступени водяного экономайзера проводится конструктивный расчёт. При конструктивном расчёте по уравнению теплового баланса определяется температура воды на выходе из водяного экономайзера, а затем рассчитывается поверхность водяного экономайзера.

Исходные данные:

– поперечные и продольные шаги – =105 мм; =75 мм;

– наружный диаметр труб – =38 мм;

– проходное сечение для прохода газов – f_Г =17,9 м²;

– шахматное расположение труб;

– температура воды на входе в экономайзер II ступени =224 °С; – энтальпия питательной воды =962,45 кДж/кг;

– температура дымовых газов на выходе из водяного экономайзера II ступени ==425,5 °С;

– энтальпия 4117,4 кДж/кг;

– температура дымовых газов на входе в водяной экономайзер II ступени ==564,2°С;

– энтальпия дымовых газов 5464,4 кДж/кг.

Теплота, воспринятая водой в водяном экономайзере

. (195)

Теплота, отданная газами

=

=0,995∙(5464,4–4117,4 + 0,02∙201,6)=1344,2 кДж/кг. (196)

Из равенства уравнений (194) и (195) определяется энтальпия воды на выходе из экономайзера

= 1147,6 кДж/кг. (197)

По энтальпии определяется температура воды на выходе из экономайзера. По таблице XXIV [1], =260 °С.

Температурный напор в водяном экономайзере II ступени

; (198)

=425,5-224= 201,5 °С (199)

=564,2-260=304,2°С; (200)

=249,3 °С. (201)

Средняя температура воды

= (224 + 260)/2 = 242 °С. (202)

Средняя температура стенки поверхности (п. 7-39 [1])

= 242 + 60 =302 °С. (203)

На рисунке 3.6 приведена схема водяного экономайзера второй ступени.

Коэффициент теплоотдачи продуктов сгорания излучением определяется по средней температуре стенки поверхности трубы

, (204)

где = 0,141 – коэффициент излучения газов;

= 68 Вт/(м² К) – определяется по средней температуре газов (рис. П5)

; (3.267)

=494,9 °С. (205)

Коэффициент теплоотдачи излучением

Вт/(м²К). (206)

Эффективная толщина излучающего слоя

(207)

0,20 м. (208)

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

– коэффициент ослабления лучей золовыми частицами принимается равным нулю п. 7-36 [1];

– находим произведение

0,2190,10,20=0,0044. (209)

По рисунку П2 определяется коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания, k_Г =33 (м МПа)^-1.

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания

; (210)

. (211)

Коэффициент теплового излучения газовой среды определяется по рисунку П7.

=0,141. (212)

Скорость газов и относительные продольные и поперечные шаги

; (213)

=9,6 м/с; (214)

(215)

. (216)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности

, (217)

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией. Определяется по рисунку П5.

Для =38 мм и =9,6 м/с

=90 Вт/(м²К);

– поправка на влияние физических параметров среды (=0,98);

– поправка на число поперечных рядов принимается (=1);

– поправка на компоновку пучка принимается (=1).

Вт/(м²К). (218)

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

; (219)

88,2+9,59=97,8 Вт/(м²К). (220)

Коэффициент теплопередачи через стенку

, (221)

где – определяется по таблице П3,

= 0,68; (222)

66,5 Вт/(м²К). (223)

Тепло, воспринятое воздухоподогревателем II ступени по условию теплопередачи

. (224)

Полагаем, что

. (225)

Из (3.287) находится величина поверхности нагрева II ступени экономайзера

=775,9 м². (226)

Расчёт второй ступени воздухоподогревателя считается законченным.

Результаты теплового расчёта котла сведены в таблицу 3.

Таблица 3