|
(7.17) |
|
(7.18) |
При поверочном тепловом расчете тепловосприятие воздухоподогревателя QBa, кДж/кг, находится по тем же зависимостям, что и для змеевиковых поверхностей нагрева:
Qnn — ^вп^вп^вп/^р’
F*n = QmBp/(kBnAt9n).
При установке воздухоподогревателя в параллельном газоходе и доле расхода газов через один из газоходов Х энтальпия газов за ним
Н" = Н’ — Q6Bn ^(хф) + ЛаПр#прс, (7.19)
Где. Да™, = а " — а’ —значение присоса в одном газоходе, при этом абсолютный присос равен Давд = (а" —а’)л.
Тепловосприятие ВП, установленного в газоходе, по воздушной стороне составляет
Єб = (Р" + Аавп/2) (Щ. а — (7.20)
Где Р"—относительный коэффициент избытка воздуха на выходе из ВП.
При определении скорости продуктов сгорания в отдельном газоходе в (6.7) необходимо ввести поправку на долю газов х, проходящую по газоходу, тогда
Wr = Кгі? рх(9+273)/(ІГВ273), (7.21)
Где FB—живое сечение для прохода газов в поверхности ВП, м2.
Расход воздуха через поверхность ВП, находящегося в параллельном газоходе, определяется с использованием среднего относительного коэффициента избытка воздуха в поверхности
Р = Р"+0,5Давп. ПРИМЕРЫ
Пример 7.1. Выполнить конструктивный расчет, входной ступени трубчатого воздухоподогревателя (ТВП) для парового котла, рассчитанного на сжигание нерюнгринского каменного угля СС. Воздухоподогреватель должен обеспечить подогрев воздуха от 50 до 221° С при температуре продуктов сгорания на входе 281° С (Я^ = 3511,4 кДж/кг); теплоотдачей излучением от продуктов сгорания к стенке пренебречь. При выполнении расчетов принять: трубы наружным диаметром 40 мм с толщиной стенки 1,6 мм и шахматным расположением с шагами ^! = 60 и s2 = 42 мм; схема включения—двукратный перекрест с одной промежуточной доской; сечение для прохода газов /^.=45 м2, Fb = 44 м2; z2> 10; расход топлива Яр = 22,278 кг/с; 1^в = 6,47; Р" = 1,17; избытки воздуха в газовом тракте 0^ = 1,25 и а;’= 1,28; ф = 0,997; долю гн = 0,069; при = 1,28 и 9 = 200° Яг = 2516 кДж/кг.
Решение. 1. Определяем тепловосприятие ступени по балансу. При температурах воздуха fB = 50 и /в = 221° С теоретические энтальпии воздуха #£=429,1 кДж/кг и Н° в = 1910,4 кДж/кг; Давп = а" — а’ = 1,28 — 1,25 — 0,03. По (7.15)
Бвп = (1Д7+0,03/2) (1910,4 — 429,2)= 1755,2 кДж/кг.
2. Определяем энтальпйю и температуру уходящих газов. При а =1,25 энтальпия газов на входе в воздухоподогреватель Яг = 3511,4 кДж/кг. Средняя температура воздуха *Ср = 0,5 (50 + 221) = 135,6° С, теоретическая энтальпия воздуха при этой температуре Я° =1166,0 кДж/кг.
В соответствии с (7.14)
Яух = 3511,4-^^+0,03-1166,0=1786,3 кДж/кг.
/ 2*
При а,, = 1,28 этой энтальпии соответствует температура 142° С.
3. Определяем средний температурный напор в ТВП. По (7.5) находим расчетные параметры потока:
281-50 ‘ ‘ 281-142 ‘
По рис. П11 поправочный коэффициент |/ = 0,90. По (6.25) температурный напор при противотоке
_(142-50)-(281-221) прт~ In 92/60 ^
Действительный температурный напор при перекрестном токе по (6.27)
At = 74,9 • 0,90 = 67,4° С.
4. Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху: физические параметры воздуха при гв=135,5°С (табл. ГТ9):
V = 27,318 • 10~6 м2/с; Х = 3,438 • 10"5 кВт/(м-К); Рг=0,69;
Поправочный коэффициенТ на геометРию пучка: диагональный шаг s ‘г = ^/(60/2)2 + 42 =51,61 мм; относительные шаги аг =60/40 = 1,5; а’2 = 51,61/40= 1,29;
Параметр фо=і^=1= 1,724; Cs=0,275 • 1,7240-5 =0,361;
Поправочный коэффициент на количество рядов труб Сг=1,0, так как z2 > 10.
Скорость воздуха в ТВП по (7.8)
TOC o "1-3" h z 22,278-6,47-(1,17 + 0,03/2)-(135,5 + 273) .
W ——————————- і————— -————— — = 5,8 м/с.
* 273-44,0 ‘
Коэффициент теплоотдачи от стенки труб к воздуху по (6.8):
|
А= 0,361 1,0 |
|
0,040 = 62,6 — Ю-3 кВт/(м2 • К). |
3,438 Ю"5
1^27,318 ■ 10 _6у ~
5. Определяем коэффициент теплоотдачи при продольном движении в трубах от продуктов сгорания_к стенке:
Средняя температура, продуктов сгорания 0=0,5-(281 + 142)= = 211,5° С;
Физические параметры продуктов сгорания (табл. П9 и рис. П4): v = 32,849 • 10_6 м2/с; Х=4,107 • 10"5* кВт/(м — К); Рг = 0,68.
Средняя скорость газов в трубах по (6.7)
8,91/22,278-(211,5+273) __ . vv =——- — = 7,8 м/с.
273-45,0
Коэффициент теплоотдачи к внутренней стенке по (6,15) аг = 31,1 • 10~3 кВт/(м2 К).
6. Находим коэффициент использования ТВП. В связи с наличием в ТВП одной промежуточной трубной доски £=0,90-0,15=0,75.
7. Коэффициент тбплопередачи в трубчатом воздухоподогревателе
К=————————— ^Z?———— =15,6 • 10_3 кВт/(м2 — К).
62,6 • 10 ~3 +31,1-ИГ3
8. Необходимая поверхность нагрева ТВП
1755,2 22,278
Вп 15,6 • 10" -67,4
9. Полученная поверхность нагрева позволяет определить геометрические характеристики воздухоподогревателя:
|
/і=——————— —-—7=42 300; |
Количество труб в воздухоподогревателе
F,__ 45,0
0,785dlB " 0,785 • 0,0372
Высота труб
H=F/(nru?) = 37 190/(42 300-3,14 0,040) = 7,0 м;
Количество труб в одном ряду по ходу воздуха при поперечном шаге 60 мм и высоте одного хода А*=7,0/2 = 3,5 м:
Иг= FJ [hx(st — d)]=44/ [3,5(0,06-0,04)] = 628;
Количество труб по глубине пакета вдоль потока воздуха z2=/i//ii =42 300/628 = 67.
Пример 7.12. Определить необходимую поверхность нагрева РВП, размеры «холодной» и «горячей» частей для парового котла паропроизводительностью 186,11 кг/с, рассчитанного на сжигание сернистого мазута, если известно, что температуру продуктов сгорания в воздухоподогревателе необходимо снизить 186
С 340 до 155° С и что по условиям предупреждения коррозии «горячей» части температура воздуха на входе в эту часть должна составить 117° С. При выполнении расчетов принять:
У?= 10,31 м3/кг; Vr = 11,08 м3/кг; 1,34 м3/кг;
Вр= 13,944 кг/с; а’=1,03; 1,19; Р"=1,03; 31,5 м2; F™ = 21,4 м2; FJ4=28,4M2; FS4= 19,36 м2; хг = 0,542; Jt.=0,375; ^=9,6мм; 11,3 мм; г;=70°С; ф= 0,9971; J/X.4=0,76;
^г. ч —0,80; п=2,2 об/мин; в «горячей» части—набивка интенсифицированная.
Решение. 1. Энтальпия продуктов сгорания воздуха при температурах 200 и 400° С:
|
Энтальпия, кДж/кг Температура, °С
|
2. Определяем балансовое тепловосприятие воздухоподогревателя. Предварительно оцениваем ожидаемую температуру горячего воздуха исходя из соотношения
(»’-»") F?=
Или
(340-155) 11,08 1,11 , Л
———————————————————- ——- ——— —К70 = 268,8 С.
10,311,11
Принимаем для расчета Fr.B=270° С, тогда Я ° „ = 3741,5 кДж/кг. Энтальпия воздуха на входе в воздухоподогреватель І/,’= 961,3 кДж/кг.
Энтальпия продуктов сгорания на входе в РВП и выходе из него: при а’=,03 и $’ = 340° С
6527,4-3176,4
Я’г = 3176,4+————————————————— (340 — 200) = 5522,1 кДж/кг;
400- 200
При аух= 1,19 и Эух= 155° С
155
Яуж = 3615,8 —=2802,2 кДж/кг.
По (7.14) находим тепловосприятие с газовой стороны
£>£= [5522,1-2802,2+ 0,08 (3741,5+ 961,3)]-0,9971 = 3087,1 кДж/кг.
Проверяем принятое значение Ґгв, преобразуя (7.15): Я°в= £>{;/рвп+Яв’ = = 3087,1/1,11 + 961,3=3742,5 кДж/кг.
Этой энтальпии соответствует температура Ґг. в= 270° С.
3. Определяем балансовое тепловосприятие «холодной» части РВП. При ‘пр=П7°С теоретическая энтальпия воздуха Я„р= 1606,7 кДж/кг. По (7.15) тепловосприятие Ql4= 1,11 • (1606,7 — 961,3) = 716,4 кДж/кг.
4. Температура продуктов сгорания на входе в «холодную» часть РВП. Преобразуя (7.14), получаем
Я, Р = Нух + Єв/ф — Давп /2Я °’ = 2802,2 + 716,4/0,977 — 0,08 961,3 = 3444 кДж/кг.
Этой энтальпии соответствует температура 0пр = 203° С.
5. Температурный напор в «холодной» части РВП
(203-117)-(155-70)
Л’ш>т =———————————————————————— =85,5" С.
Р In 86/85
6. Находим коэффициент теплоотдачи от стенки «холодной» набивки к воздуху. Средняя температура воздуха Tcp = 0,5(70+ 117) = 93,5° С. Скорость воздуха по (7.8)
13,944 ■ 10,31 • 1,11 (93,5 + 273)
W =———————————————————————————- =11,1 м/с.
273-19,36
Физические параметры воздуха при ^ = 93,5° С:
V = 22,5 • 10~б м2/с; Х= 3,137 • 10"5 кВт/(м • К); Рг = 0,69. Температурная поправка к коэффициенту теплоотдачи
/Т°’5 /93,5 +273’5
Ct =— = ——————————— =0,9466,
Тст) V 179+ 273 )
Где Гст принимается равной 0,5 (203+ 155)+ 273 = 452 К.
Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха по (7.10)
3,137-Ю"5 /1,11 -0,0113-8
Ав = 0,027 ■ ——————- ————- —- • 0,69°’4-0,9466= 60,7 -10"3 кВт/(м2 — К).
0,0113 22,5 ■ Ю- J
7. Определяем коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к стенке. Объемы газов и парциальное давление водяных паров: при
А= 1,11 К= 11,08+ 1,0161 (1,11 — 1) • 10,31 = 12,23 м3/кг; VHl0= 1,34 + 0,0161 (1,11-1) -10,31 = 1,358 м3/кг; гНз0 = 1,358/12,23 = 0,111-
Скорость продуктов сгорания в газовой части РВП
12,23 -13,944 -(179 + 273)
Wr =—————————————————————————— =9,95 м/с.
273-28,4
Физические характеристики продуктов сгорания:
V = 29,42- 10~б м2/с; X = 3,827 • 10~5 кВт/(м ■ К); Рг = 0,676.
Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания
3,827-10 5 /9,95 0,0113°-8
Ак = 0,027 ———————————- • 0,676 ‘ = 57,4 ■ 10"3 кВт/(м2 • К).
0,0113 29,42 • 10~ /
8. Коэффициент теплопередачи в «холодной» части РВП по (7.9)
0,76-1,0
К =—————————— ——————- ———————— =10,0-10~3 кВт/(м • К).
Г+-
0,542-57,4-10"3 0,375 • 60,7 ■ Ю-3
9. Определяем необходимую поверхность нагрева и высоту «холодной» части РВП по (7.18):
716,4 13,944
FX4 =——————————— 1— г—— = 11 680 м ■
10,0 -10" 3 -85,5
Удельная поверхность нагрева РВП диаметром 9,8 м составляет на 1 м высоты 9750 м2. Тогда имеем (при лвп=2)
11 680
I, =———————————————————————- = 0,6 м.
9750 ■ 2
10. Определяем средние температуры газового и воздушного потоков и температурный напор в «горячей» части РВП:
7Г. Ч = 0,5-(270+ 117)= 193,5° С; Зг.„ = 0,5-(340 + 203) = 271,5° С;
/С1 = 0,5 -(193,5 + 271,5) = 232,5° С.
По (6.27) температурный напор
(203-117)-(340-270)
Дг=—————————————————————————- -=77,7° С.
In 86/70
11. Коэффициент теплопередачи от стенки к воздуху в «горячей» части РВП
10,31 • 1,11 • 13,944 (193,5 +273)
И’Е =———————————————————————————— = 12,7 м/с.
273-21,4
Физические характеристики воздуха при 7— 193,5е С:
V = 34,15 • 10 6 м2/с; Х = 3,$5 • 10"5 кВт/(м-К); Рг = 0,69. Температурная поправка
/193,5 +273-5
С,= ——————————————————————- =0,96.
232,5 + 273 /
Коэффициент теплоотдачи к воздуху
3,85 • Ю-5 /12,7 ■ 0,009б,8 ,
0,69- 0,96=85,4 ,0- кВт,(м-К).
12. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке в «горячей» части РВП. Скорость продуктов сгорания
12,23-13,944-(271,5+ 273)
Vi‘г = ——————————————————————————- = 10,8 м/с.
273-31,5
Физические характеристики продуктов сгорания при 9 = 271,5° С; V=40,40 ■ Ю-6 м2/с; X = 4,60 • 10 5 кВт/(м • К); Рг = 0,656.
Коэффициент теплоотдачи от газов к набивке РВП
4,60 10"5 /10,8 -0,009б°-8 а, = 0,037— • — : г -0,656 =80,0 -10 кВт/(м2-К).
0,0096 40,40-НГ6/
13. Тепловосприятие «горячей» части РВП
Є б 4 = Є б — (2 б 4 = 3087,1 — 716,4 = 2370,7 кДж/кг.
14. Коэффициент теплоотдачи в «горячей» части РВП
Кт =————————— ———- ——————- ————— = 14,75-КГ3 кВт/(м — К).
0,542 • 80,0 • 10"3 + 0,375 • 85,4 • 10"3
15. Расчетная поверхность и высота «горячей» части
2370,7-13,944
Fгч =—————————————————— —————— = 28 844 м2.
14,75 • 10 — 77,7
Удельная поверхность I м высоты РВП-9,8= 12 070 м2. Тогда высота «горячей» части (при ияп = 2)
28 844 К„ ———————————————————- = 1,2 м.
2•12 070
Пример 7.13. Определить температуру горячего воздуха и газов за регенеративным и трубчатым воздухоподогревателями, включенными в двух газоходах параллельно по продуктам сгорания и воздуху. При проведении расчетов принять следующие исходные данные: газовый тракт: a (- = 1,20; асрВП=1,35,- $’ = 392° С и Яг = 4078 кДж/кг, долю газов, идущих через РВП хр = 0,78; долю газов, идущих через ТВП хт = = (1 —0,78) = 0,22; ахВП = 1,23; коэффициент ф = 0,996; воздушный тракт: общий избыток воздуха на выходе Р"= 1,133; долю холодного воздуха, идущего в РВП, ю = 0,74, то же в ТВП (1-ю) = 0,26; температуру воздуха на входе Г’в = 66° С; Я® =483,8 кДж/кг; конструктивные характеристики РВП: доля сечения газа и воздуха в РВП хг = хв = 0,458, сечение РВП: FrT4 = FІ;-4 = 25,4м2; FXT4 = F™ = 22,5 м2; поверхность нагрева Fr 4 = 49 952 M2 и FX4= 12 240 м2; эквивалентные диаметры набивки D ^1 = 9,6 мм и D ^1 = 9,8 мм; коэффициент использования
Конструктивные характеристики ТВП: трубы 0 40 мм при толщине стенки 1,6 мм, шаги труб ^=60, S2 ~ 42 мм, живое сечение хода воздуха Fb = 5,78m2, сечение для прохода газа Fr = 5,7 м2, общая поверхность нагрева ігтвп = 6410 м2. ТВП имеет четыре хода воздуха (две отдельные секции с одной промежуточной трубной доской каждая). При этом ^твп = 0,85; 190
Характеристики топлива, продуктов сгорания и воздуха: 5р = 17,44 кг/с; Г° = 5,55 м3/кг; Fr = 7,16 м3/кг; гН2о = 0,09.
Решение. 1. Энтальпия воздуха и газов в расчетной зоне температур:
Энтальпия, кДж/кг Температура, С
|
Яг°/Яв° ………… Нг при а=1,20 . Нт при а= 1,275 .. Нг при а= 1,35 . Нт при а= 1,23 . |
100 200 300 400
853,4/733 1729/1478 2634/2236 3564/3006
1000 2024 3081 4164
1055 2135 3249 4392
1110 2248 3416 4614
1022 2068 3148 4257
2. Определяем избытки воздуха в РВП и ТВП: абсолютные присосы воздуха в РВП
Аарвп = (а^вп — а г) ^ = (1,35 -1,20) • 0,78 = 0,117; абсолютные присосы в ТВП
Р ^ = Р "+(ЛаРВП + ДаТвп) = 1,133 + (0,017 + 0,007) = 1,257; значение Р’ на входе в РВП
РРвп = РО6щЮ= 1,257 ■ 0,74 = 0,930; значение Р’ на входе в ТВП
Р Wi = р;бщ (1 — со) = 1,257 • 0,26 = 0,327; значение р£вп = РРвп — АаРВП = 0,930 — 0,117 = 0,813; значение р^вп = PVen — Лахвп = 0,327-0,007 = 0,320. Проверяем заданное общее значение:
Р;’бщ = 0,813+0,320= 1,133,
Что соответствует заданному РобЩ. Полученные результаты расчета приведены в схеме на рис. 7.1.
3. Расчеты регенеративного воздухоподогревателя.
3.1. Расчет «горячей» части РВП. Оцениваем тепловосприятие «горячей» части РВП. Принимаем предварительно Tr.B = 362° С, температуру воздуха на входе в «горячую» часть РВП 124° С. Этим температурам соответствуют энтальпии воздуха Я г. в = 2713,4 кДж/кг и Н °р = 911,8 кДж/кг.
По (7.15) балансовое тепловосприятие «горячей» части
Б б’ч = 0,872(2713,4 —911,8)= 1571 кДж/кг.
Определяем среднюю скорость воздуха. Средняя температура воздуха в «горячей» части РВП
7г ч = 0,5(/г. в + ?пр) = 0,5 (362+ 124) = 243° С.
По (7.8) скорость воздуха
0,872-5,5-17,44-(243+ 273) ,
W =—————————————————- — = 6,3 м/с.
273-25,4 ‘ 1
Определяем коэффициент теплоотдачи от металла набивки к воздуху. По табл. П9 приложения находим физические свойства воздуха при Гв = 243° С: v = 40,56 • 10"6 м2/с; ^ = 4,146 • 10~5 кВт/(м • К); Рт = 0,69. По (7.10) находим коэффициент теплоотдачи
Ав = 0,037 4‘146 5 / 6,3 -0,0096 ,8 .Q 0,0096 ^40,56-10 "6/
= 47,6-10~3 кДж/(м2 * К).
Определяем температуру газов за «горячей» частью РВП. По (7.19) находим энтальпию газов за «горячей» частью РВП. При температуре газов на входе 0′ = 392° С и 0Сг = 1,20 Яг = 4077 кДж/кг;
Я= 4078——————- —— + 0,075 • 2713,4 = 2259 кДж/кг.
0,996-0,78 ‘ ‘ ^ ‘
Это соответствует при а =1,275 $’ = 211° С. Средняя скорость продуктов сгорания в «горячей» части РВП. Средняя температура газов
0 = 0,5(0′ + 0пр) = 0,5 • (392 + 211) = 301° С.
По (6.21) скорость продуктов сгорания
7,16-17,44-0,78-(301+ 273) о „ ,
Wr=——————————- w ^ ‘————— ‘ = 8,05 м/с.
273-25,4 ‘
Определяем коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к металлу набивки РВП. Принимаем аг = ак, значением ал пренебрегаем, как незначительным. Физические свойства продуктов сгорания при 0 = 301° С: v = 43,9 • 10~6 м2/с; X = 4,766 • 10~5 кВт/(м • К); Рг = 0,64.
По (7.10) коэффициент теплоотдачи конвекцией
А = 0,0374-766 ‘0’5 ■ (8’05 0’00966У’8 ■ 0,64"- = 0,0096 43,9-10"бу
= 60,8 • 10 ~ 3 кВт/(м2 • К).
Коэффициент теплопередачи в «горячей» части РВП по (7.6)
0,85 -1,0 _ „ З
10,4 • 10 кВт/(м • К).
1 1
47,6 • 10 • 0,458 60,8 • 10 • 0,458
Температурный напор «горячей» части РВП по (6.25)
In 82/30
Тепловосприятие «горячей» части РВП по (7.12)
10,4- НГ 3-53,5 -49 952 1 ^^ „ ,
= ————————————————— = 1593 кДж/кг.
Г 17,44 ^ 1
Q‘r 4 — Qh L
•100=1,4%—менее допустимого
Q б
(2%). Расчет не требует уточнений.
3.2. Расчет «холодной» части РВП. Тепловосприятие «холодной» части РВП.
Температуре воздуха T‘B = 66° С соответствует энтальпия
=483,8 кДж,/кг;
Q14 = 0,872 (911,8 — 483,8) = 373 кДж/кг.
Средняя скорость воздуха в «холодной» части РВП. Средняя температура /ср = 0,5 (124 4-66) = 95° С. Средняя скорость воздуха
0,872-5,55 • 17,44-(95+ 273)
W =——————————————- і——— — = 5,05 М/С.
273-22.5
Коэффициент теплоотдачи от металла набивки к воздуху. Физические свойства воздуха при t =95° С: v = 22,7-10"6 м2/с; Х = 3,149-Ю"5 кВтДмК); Рг = 0,69;
«. = 0,021 ^ "": )"’-0.60- 0,0098 22J—Q-6)
= 27,25-10"3 кВтДм2 — К).
Энтальпия и температура продуктов сгорания за «холодной»
Частью РВП
Н" = 2259 ~ °’075’483’8 = 1815 кДж/кг"
При аух=1,35 температура газов на выходе из РВП /" = 162° С.
Средняя скорость газов в «холодной» части РВП. Средняя температура 0 = 0,5(2114-162)= 186° С. Средняя скорость
7,16-17,44-0,78-(186 +273) „ ,
W ——————————————- ^———- ‘ = 7,2 м/с.
22,5-273
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке в «холодной» части РВП. При 9=186° С v = 29,66 • 10~6 м2/с; >. = 3,811 х х 10"5 кВт/(м • К); Рг = 0,667;
Расхождение А ;
32-2065
0^0,0213,8П 10-/7,2 0,0098J" г ‘ 0,0098 29,66-1<Г6/
= 34,9 Ю-3 кВт/(і2К).
Коэффициент теплопередачи в «холодной» части РВП
К=—————— 0,85 1,0——————— = 5,95 • 10"3 кВт/(м2 • К).
0,458 -27,25 • Ю-3 0,458 — 34,9 • 10" 3 Температурный напор в «холодной» части РВП
(Ш-66)-(211-124) In 96/87
Тепловосприятие «холодной» части РВП
_ 5,95- Ю-3 -91 12 240 _ . =———— П44——— =38° КДЖ/КГ.
|
( |
373
1 —— ) • 100= 1,85%, что допустимо.
Зо0 /
4. Расчет трубчатого воздухоподогревателя.
4.1. Балансовое тепловосприятие ТВП. Принимаем К „ = 300° С, при этом Я° ,=2236 кДж/кг. Средний избыток воздуха в ТВП р = 0,327-0,5 0,007 = 0,3235; Q6=0,3235 (2236- -483,8) = 566,8 кДж/кг.
4.2. Средняя скорость воздуха в ТВП. Средняя температура t=0,5 (fr. в + Ґл) = 0,5 (300+66) = 183° С. При этой температуре Я °р= 1351,4 кДж/кг. Средняя скорость воздуха
0,3235-5,55 17,44 (183+ 273) Л Л, .
И> ———————— 5———————- -=9,05 м/с.
5,78-273 ‘
4.3. Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воздуху: физические параметры воздуха:
V=32,91 • 10~6 м2/с; X = 3,246 • 10"5 кВт/(м • К); Рг=0,69; поправки Ся и Сг:
А’2 = 1,29; Ф=і^±= 1,724; Cs = 0,275 • 1,724°-5 = 0,361;
Число рядов z2> 10, поэтому Сг = 1,0; коэффициент теплоотдачи
А.=0,361 • .^.^Ю-‘/ 9,05-0,04 ^ =
В ‘ ‘ 0,04 32,91 • 10" у
= 68,94 -10"3 кВт/(м2 ■ К).
4.4. Энтальпия и температура газов за ТВП
Я =4078— J*!6’** +0,0066 • 1351,4= 1500 кДж/кг. ух 0,996 0,22 ‘
При ау„ —1,23, эгой энтальпии соответствует Syx = 146°C.
4.5. Средняя скорость, газов.
Средняя температура 0=0,5 (392 4-146) = 269° С. Средняя скорость газов
7,16-17,44 ■ 0,22 • (269 +^273) ^ ,
Wr=——————————- —г—————- — = 9,56 М/С.
Г 5,7-273
4.6. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы. Физические параметры газов при 5 = 269° С:
|
4,52-10"5 А, = 0,023 |
V = 40,03 ■ 10" 6 м2/с; X=4,52 • 10~5 кВт/(м — К); Рг=0,648;
/9.56 0.036^ ,4 =
У40,03 • 10" у
0,0368
= 34,0-10" 3 кВт/(м2 • К). 4.7. Коэффициент теплопередачи в ТВП
О
|
"1Г —85.7° С. |
&вп=—————— ———— ——— = 19,35 ИГ3 кВт/(м2 • К).
+
34,0 Ю-3 68,9 — Ю-3
4.8. Температурный напор в ТВП,
Для определения поправочного коэффициента йаходим параметры:
1,056;
Т T ~T‘ 300-66
М Г. В В
392-66 ‘
По рис. ПИ при четырехкратном перекрестном движении ф = 0,94. Температурный напор при противотоке
(392-300)-(146 -66) 1л 92/80
Действительный температурный напор At — 85,7 -0,94=80,6° С.
4.9. Тепловосприятие трубчатого воздухоподогревателя
|
|
Погрешность расчета II—• 100 = 1,08%, что допустимо.
Таким образом, за РВП fr B = 362°C и Эух = 157°С, а за ТВП TT в = 300° С и Э =146° С. Общая средняя температура горячего воздуха /г в = 0,74 • 362+0,26 — 300 = 345,9° С, уходящих газов Эук = 0,78 • 157 + 0,22 • 146 = 154,6° С.
ЗАДАЧИ
Задача 7.15. Определить необходимую поверхность нагрева трубчатого воздухоподогревателя для котла к блоку 300 МВт при условии охлаждения продуктов сгорания с 9′ = 375° С до 9у1 = 150° С. При выполнении расчетов принять: / ‘в= 50’ С, трубы диаметром 40 мм с толщиной стенки 1,6 мм и шахматным расположением труб с шагами = 60 и S2 = 41 мм; схему включения—четырехкратный перекрест с двумя промежуточными досками Z2>10, скорость воздуха и>„ = 8,7 м/с, газов Wr= 11,1 м/с; а’=1,20; а"=1,23; Р"= 1,16; ф = 0,9972. Расход топлива 5р= 17,444 кг/с; гн о=0,091; теоретические энтальпии продуктов сгорания и воздуха равны: при 200° С Я° = 1729,1 кДж/кг, Я° = 1477,9 кДж/кг; при 400° С Я? = 3564,0 кДж/кг, Я° = 3006,1 кДж/кг.
Задача 7.16. Как изменится необходимая поверхность нагрева трубчатого воздухоподогревателя при переходе на шаги = 52 и S2 = 40 мм при сохранении скоростей газов и воздуха по задаче 7.15?
Задача 7.17. Найти зависимость температуры воздуха от расхода воздуха ю через воздухоподогреватель, включенный параллельно по продуктам сгорания и воздуху. При проведении расчета принять: доли расхода воздуха (от количества воздуха, поступающего в топку, Р"= 1,20) —со=0,20, 0,25 и 0,30; долю расхода газов Jc= 0,2 во всех вариантах. Значения избытков воздуха в газовом тракте а’—1,2 и а" =1,205. Конструктивные данные ТВП и характеристики топлива принять по примеру 7.15. Коэффициент ах принять постоянным (по варианту с со=0,2). Энтальпия газов при а = 1,205 составляет: при 100° С Яг= 1004 кДж/кг, при 200° С Яг= 2032 кДж/кг.
Задача 7.18. Как изменится температура уходящих газов при использовании каскадной схемы с пропуском через первый ход 80% воздуха, а остальные 20% — через байпасный воздухопровод со смешением перед вторым ходом. Принять исходные данные по примеру 7.13 с использованием коэффициента теплопередачи, температуру поступающего в ТВП воздуха принять 30° С.