ПРЕДЕЛЬНОЕ ТЕПЛОВОСПРИЯТИЕ ОДНОСТУПЕНЧАТОГО ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ НАПОР

Изменение температуры подогрева воздуха и температуры продуктов сгорания в воздухоподогревателе (ВП) определяются из балансового уравнения

VC)b

Где tr, B> С, §Ух—температуры горячего воздуха и воздуха на входе в ВП, продуктов сгорания на входе и выходе из ВП, °С; (Кс)г, (Ус)в—суммарные массовые теплоемкости продуктов сгорания и воздуха, кДж/(кг • К).

При полном проходе продуктов сгорания и воздуха через ВП отношение (Vc)RJ(Vc> 1 и поэтому (‘г. „ — ‘»„)>($вп—

С увеличением тепловосприятия ВП температурный напор между средами (газ — воздух) на «горячем» конце ВП умень­шается. Теоретически он может достигнуть нуля. Тепловос­приятие ВП, при котором температурный напор на «горячем» конце становится равным нулю, называется предельным те­оретическим тепловосприятием [QBn ]теор. Оно может быть определено по зависимости

О {Ус)"	Г {Ус)’ 0,5ДаBn(Fc); 1
_"у1(Гс); + 0,5Аавп(Гс):	(^)^0,5Давп(Кс);’
1	1

Р (Ус): [(Кс);+0,5Давп(Кс);’]Ф

(7.2)

Где ‘ и "—индексы, определяющие значения величин на входе и выходе из ВП; Р—средний, избыток воздуха в ВП, равный
р = р"+(Давп/2); Давп— переток воздуха в газовый тракт ВП; р"—коэффициент избытка воздуха на выходе из ВП; <р — коэффициент сохранения теплоты.

Для расчета [бвп ]теор необходимо предварительно задаться ожидаемой температурой горячего воздуха или газов на входе в ВП и из баланса теплоты ВП найти другие значения температур, после чего определять массовые теплоемкости газов и воздуха.

Действительное предельное тепловосприятие одноступенча­того ВП [бвп]пРед зависит кроме отношения {Vc)TJ{Vc)S от минимального температурного напора на «горячем» конце AfM и равно:

(7.3)

[бвп ]пред ]теор

(Ус)’г + 0,5Аавп(Ус)’ї 1 1

Р(Кс): [(Ус )’г + 0,5Давп (Vc] Ф

Наибольший (предельный) подогрев воздуха К. в ]пред в од­ноступенчатом ВП при заданных [бв„]пред, Зух, t‘B типа ВП, р находится по формуле

ГT з _[(?вп]пред . f, (Ус)* (1 л

|_’г. в_|„ред р ^Vcy,

Температурный напор для перекрестного тока определяется по (6.31) и зависит от количества ходов воздуха, общего взаимного направления движения сред (прямоток или проти­воток), схемы соединений ходов по воздушной среде и условий перемешивания в пределах ходов и между ними. Учет этих факторов производится введением поправочного коэффициента ф. Отсюда расчет температурного напора производят по формуле AfBn=|/AfnpT, где Агпрт—температурный напор при противоточной схеме, определяемый по (6.27).

Коэффициент |/ находится по рис. П11 приложения. Для пользования рис. П11 необходимо определить параметры

P=iJ(W-t‘)- R = Тб/тм, (7.5)

Где тм—изменение (перепад) температуры при прохождении поверхности нагрева той средой, у которой оно меньше, °С; тб—изменение температуры второй среды, °С.

ПРИМЕРЫ

Пример 7.1. Найти предельное тепловосприятие одноступен­чатого воздухоподогревателя и температуру горячего воздуха за ним при сжигании нерюнгринского угля марки СС. Принять:

Д/м = 55° С; ґ. = 50° С; Syx=142°C; аух = 1,28; Давп=0,03; Р" = 1,17; ф = 0,9972; теоретические энтальпии воздуха и продук­тов сгорания при различных температурах имеют следующие значения, кДж/кг (табл. ПЗ, топливо № 16):

Температура, "С 100 200 300 400

Энтальпия Я? ………………………………………… 971,3 1967,8 2993,6 4048,6

Энтальпия Я° ………………………………………… 858,3 1725,0 2608,4 3508,5

Решение. 1. Задаемся предварительно температурой горячего воздуха *г. в = 270° С и определяем соответствующее ей балан­совое тепловосприятие воздухойодогревателя. При fr. B = 270°C теоретическая энтальпия воздуха Я ° в = 2343,4 кДж/кг, а при Х = 50° С Я =429,2 кДж/кг.

, Тогда Єб=(Р" + Давп/2)(ЯОв-Яв°’) = (1,17+01рЗ/2)х

Х (2343,4 — 429,2) = 2268,3 кДж/кг.

2. Определяем энтальпию и температуру продуктов сгора­ния на входе в воздухоподогреватель

Я ‘вп = Яух + Q&/ ф — Давп Я °рс,

Где Яп°р,— энтальпия присасываемого воздуха, кДж/кг, которая для трубчатого ВП определяется при fcp = 0,5 (270 + 50)= 160° С и равна 1378,4 кДж/кг.

Энтальпия уходящих газов при Эух = 142°С и избытке воздуха ОуХ = 1,28 Яух = 1732,1 кДж/кг. В результате Я;п = 1732,1 +2268,3/0,9972-0,03 • 1378,4 = 3965,4 кДж/кг.

При авп = 1,28—0,03= 1,25 полученное значение Явп соответ­ствует температуре газов на входе в ВП SBn = 325° С.

3. Средний коэффициент избытка воздуха в ВП

Р = (Г + 0?5Досвп= 1,17 + 0,5-0,03 = 1,185.

4. Определяем массовые теплоемкости продуктов сгорания и воздуха на входе и выходе из ВП, кДж/(кг • К):

(Кс); = 3£65,4/325 = 12,201; (Vc)? = 1732,1/142= 12,198; (Vc);=429,2/50 = 8,584; (Vc): = 2343,4/270 = 8,679.

5. Теоретическое тепловосприятие воздухоподогревателя по (7.2):

Вспомогательная величина

Л =(Vc); + 0,5Давп(Vc);’= 12,201 + 0,5 • 0,03 ■ 8,679 = = 12,331 кДж/(кг • К);

12,198 8,584 0,5-0,03-8,584

142———————————— 50——+-2—’————— :—

Г _ 12,331 8,679 12,331 Ґ „ ,

[Увп]теор=———————————————- = 5691,5 кДж/кг.

1,185 • 8,679^ 12,331 0,997

6. Определяем по (7.3) предельное тепловосприятие при AtM = 55° С:

12,201

55—— 12 331

[бвп ]пред = 5691,5 ————- ——— ——- ——- = 22Щ67 кДж/кг.

1,185- 8,679~ 12,331 0,997

7. Определяем по (7.4) предельную температуру горячего воздуха:

2270,67 270 2° С

Пример 7.2. Рассчитать, какую долю газов нужно направить в РВП, чтобы обеспечить fr B=400° С при применении схемы «расщепленного хвоста»? Температурный напор на «горячем» конце принять Д*м = 50° С; Эух=130°С; /^ = 50°С; (3" = ‘1,13; авп = 1,25; аух=1,45; ф=0,997; топливо—антрацитовый штыб (приложение, табл. П1, топливо № 5).

Решение. 1. Определяем энтальпию воздуха и газов, кДж/кг, при разных температурах (теоретические значения Я° и Я.— см. в табл. ПЗ):

Температура, °С 200 400 600

Ht при <х= 1,25 …………………………………………… 1918 3942,3 6076,8

Нг при а = 1,45 …………………………………………… 2059,2 4229,0 —

2. Определяем тепловосприятие РВП по воздушной стороне при заданных температурах горячего и холодного воздуха. Принимаем предварительно долю газов, проходящих через РВП, хг = 0,85, при этом Давп=(1,45-1,25)0,85 = 0,170; бе=(1,13+0,170/2) (2873 -353) = 3062 кДж/кг.

3. Определяем энтальпии и температуры газов на входе в РВП. При Эух=130° С и аух = 1,45 энтальпия уходящих газов Яух = 1430,3 кДж/кг;

Я;п = 1430,3 + 30f • 2873 = 4719,9 кДж/кг.

0,85-0,997 2 ‘ ^ 1

Этой энтальпии при а! п = 1,25 соответствует температура газов

4719 Q —3942 3

9-"=4<)0+60ЩГ^І(600-400)-472.9« С.

4. Отношение средних массовых теплоемкостей газов и воздуха:

При хг=0,85

(Fc)r/(Fc)B=(400 —50)/(472,9 —130) = 1,021;

При заданном значении А/М = 50°С

^ = 400+50 = 450° С;

(Vc)RJ(Vc)B = (400 — 50) / (450 -130) = 1,094.

Следовательно, доля газов, проходящая через РВП, должна составлять

1 094

-Хг=0,85 —— = 0,911. 1,021

5. Проверим полученное значение: присос воздуха в РВП

Дои = (1,45 -1,25) • 0,911 = 0,182; тепловосприятие РВП по балансу

<2б = (1,13+0,182/2) (2873-353) = 3077 кДж/кг; энтальпия и температура газов на входе в РВП:

3077 0 20

G—M3q.3+oj>|W.0 977~-V2873 = 4495,3 кДж/кг;

4495 з _ 394? 3

Температурный напор на «горячем» конце Д/м=451,8-400 = 51,8° С при заданном 50° С,

Пример 7.3. Определить температурный напор в трубчатом воздухоподогревателе с трехкратным перекрестным движением воздуха. При решении принять Ог = 285° С; &ух=142°С; /г. в = 221° С;. *в = 50° С. Как изменится температурный напор при уменьшении количества ходов до двух?

Решение. В соответствии с (7.5) находим параметры Р и R:

285- 142 221-50

/>=—————————— =0,608; R =————— =1,196.

285-50 285- 142

По рис. П11 (кривая 5) находим v|/ = 0,96.

Определяем температурный напор при противотоке по (6.1)

(L42-JO)-(M-221.) рт In 92/64

Действительный температурный напор в трехходовом ВП

А/= 77,2-0,96 = 74,1 °С.

При уменьшении количества ходов до двух поправочный коэффициент J/ = 0,905 (рис. ПН, кривая 2),

Д* = 77,2 ■ 0,905 = 69,9° С.

Таким образом, уменьшение количества ходов с трех до двух при принятых условиях уменьшает расчетный температур­ный напор на 4,2° С (6%).

ЗАДАЧИ

Задача 7.1. Насколько изменится предельная температура горячего воздуха при вводе 3% рециркуляции продуктов сгорания перед воздухоподогревателем? Исходные данные принять по примеру 7.1.

Задача 7.2. Задана температура продуктов сгорания на входе в одноступен­чатый воздухоподогреватель = 350 С. Определить балансовую температуру уходящих газов для вариантов выполнения воздухоподогревателя трубчатым и регенеративным при сжигании назаровского бурого угля (приложение, табл. П1, топливо № 15). Принять: Дгм-45° С; ^ = 35° С; а’=1,20; р" = 1,23; Ф = 0,9972, присосы в ТВП 0,03; в РВП 0,20.

Задача 7.3. Как изменится действительное предельное тепловосприятие РВП при появлении в газовом тракте котла присосов воздуха в количестве £Да = 0,06? Принять: Эух= 150° С; (‘„= 50е С; Дгм=40° С; <р = 0,9972; о^=1,03 и 01^=1,09 (при наличии присосов), присосы в РВП АаРВП = 0,20; Р"=1,03; принять TT.„ в исходном варианте 300° С.

Задача 7.4. Возможно ли в одноступенчатом ТВП обеспечить подогрев воздуха до. /Г в = 280° С при сжигании кузнецкого угля СС (приложение, табл. П1, топливо № 6) при АГм не менее 35 С? При расчетах принять: Дгб= 115е С; /’в=30г С; аУх=1,23; а‘=1,20; р"=1,14: <р = 0,9972.

Задача 7.5. Насколько изменится температура горячего воздуха в РВП, установленном в «расщепленном газоходе», если долю продуктов сгорания через РВП уменьшить с 0,911 до 0,80? Остальные данные принять по примеру 7.2.

Задача 7.6. Определить, как изменятся поправочные коэффициенты к тем­пературному напору Jf при одновременном повышении входной (и соответ­ственно выходной) температуры продуктов сгорания в ТВП на 20е С, оставив температуры воздуха неизменными. При решении задачи принять за исходные: 9’= 410° С; Эух = 150" С; /г. в=380° С; ?’в=50г С. Задачу решить для двух вариантов выполнения воздухоподогревателя: при четырехкратном и двухкрат­ном перекрестном токе.