Компоновка и методика теплового расчета воздухоподогревателя

Подача в топку подогретого воздуха интенсифицирует процессы горения и теплоотдачи во всех газоходах из-за повышения температуры газов и температурного напора.

Нагревание воздуха в газовых воздухоподогревателях осуществляется до 120-2400С. Они изготавливаются чаще всего одноходовыми по воздуху и газу с вертикальным расположением труб. С целью получения более высоких скоростей воздуха применяют также двух- и трехходовые воздухоподогреватели. Для их изготовления применяют трубы с наружным диаметром 38-44,5 мм (из стандартных труб, выпускаемых промышленностью). Трубы к трубной доске обычно привариваются.

Поверхность нагрева находят из конструктивного теплового расчета. Предварительно выбираются схема воздухоподогревателя и геометрические параметры пучка (dH, S1, S2). Шаговые отношения  S1/dH и S2/dH принимают одинаковыми (в пределах 1,3-2,0). Так как размеры газохода в плане известны из предыдущего расчета и эскиза котла, то можно определить число труб в ряду по ширине газохода:

где b – ширина газохода, м

и количество рядов по длине газохода

Принимаем Z2 кратное Z1 = 32

Живое сечение для прохода газов, м2

Температура воздуха на входе в подогреватель принимается

Мощность воздухоподогревателя, кВт:

где - энтальпии горячего (после подогревателя) и холодного (на входе в подогреватель) воздуха.

Энтальпия газов на выходе из воздухоподогревателя определяется по принятой ранее температуре газов на выходе из котла  с помощью диаграммы .

Температура газов перед воздухоподогревателем определяется из расчета испарительной поверхности нагрева или пароперегревателя котла. Средняя температура газов в подогревателе, 0С:

где  - температура газов перед воздухоподогревателем, 0С.

Средняя скорость газов, м/с:

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы определяется по выражению, Вт/(м2*К):

где λ=5,2*10-2 Вт/(м*К); ν=60*10-6 м2/с; Pr=0,64 – физические параметры газов при их температуре .

Средняя температура воздуха, 0С:

Вертикальные воздухоподогреватели включают по схеме перекрестного тока: воздух два раза пересекает пучок труб, внутри которых движется газ. При перекрестном токе температурный напор подсчитывается по формуле

где - поправочный коэфициент.

Живое сечение прохода воздуха, а следовательно, и его скорость зависит от высоты труб подогревателя, которая и является искомой величиной. При выборе h рекомендуется для достижения приблизительного равенства коэффициентов теплоотдачи со стороны газа и воздуха их скорости выдерживать в соотношении, м/с

Площадь поверхности нагрева воздухоподогревателя, м2

Живое сечение для прохода воздуха, м2

где n – число ходов по воздуху;0,068*

b – ширина газохода, м.

Тогда скорость воздуха, м/с

Коэффициент теплоотдачи αВ от труб к воздуху определяется по формуле

Вт/(м2К)

где СZ =0,86 и СS = 1,21 – поправка на число рядов труб и поправка на относительные поперечный и продольные шаги.

Коэффициент теплопередачи между газами и воздухом рассчитывается по выражению, Вт/(м2*К):

где = 0,85 - коэффициент использования поверхности нагрева воздухоподогревателя.

Мощность воздухоподогревателя вычисляется из уравнения теплопередачи, кВт:

Расчет длины труб воздухоподогревателя