Расчет рекуперативного воздухоподогревателя
Содержание
1.
Выбор и обоснование конструктивного типа теплообменника
.
Тепловой расчет воздухоподогревателя
.1
Определение количества передаваемой теплоты и других недостающих параметров
.2
Выбор конструктивных параметров
.3
Расчет среднелогарифмической разности температур
.4
Расчет коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи
.5
Определение теплопередающей поверхности
.
Конструктивный расчет
.1
Компоновка воздухоподогревателя
.2
Определение конструктивных параметров и размеров
.3
Расчет действительных скоростей теплоносителей
.
Гидравлический расчет воздухоподогревателя
.1
Определение общего сопротивления каждого теплоносителя
Список
использованных источников
1. Выбор и обоснование
конструктивного типа теплообменника
Установка воздухоподогревателя в качестве
основной хвостовой поверхности нагрева обуславливается родом сжигаемого топлива
и конструкцией топочных устройств.
В отличие от паровых и водогрейных котлов, в
которых коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости очень велик,
воздухоподогреватели работают с высоким сопротивлением теплопереходу не только
на газовой, но и на воздушной стороне. Поэтому величина коэффициента
теплопередачи в воздухоподогревателях значительно меньше, чем в других
элементах котельной установки. Воздухоподогреватели устанавливают обычно в
конце газового тракта, после водяных экономайзеров. Поверхности нагрева, общие
габариты и масса воздухоподогревателей больше, чем у водяных экономайзеров, так
как они работают при малых разностях температур.
В котельных установках со слоевым сжиганием
топлива воздух подогревают до 150 - 250 С в зависимости от влажности топлива и
содержания летучих веществ, а котельных установках с камерными топками до 300 -
400 С в зависимости от рода топлива. Температура газов при входе в
воздухоподогреватель, чтобы не было коробления трубных решеток, не должна
превышать 500 - 550 С.
В данной работе рассчитывается рекуперативный
(трубчатый) воздухоподогреватель. Такие воздухоподогреватели монтируются из
стальных тонкостенных труб, концы которых вваривают в трубные доски. Трубы
воздухоподогревателей обычно располагают в шахматном порядке. Газы, как
правило, проходят внутри труб, а воздух омывает их снаружи поперечным током.
Обычно воздухоподогреватели компонуют в одну колонку с направлением движения
газа сверху вниз.
2. Тепловой расчет
воздухоподогревателя
.1 Определение количества передаваемой теплоты
Температура воздуха поступающего в
воздухоподогреватель
Температура горячего воздуха
Массовый расход воздуха
Теплоемкость воздуха при данных
температурах [5,таблицы ]
Температура поступающих, горячих
газов
Температура уходящих газов
Массовый расход уходящих газов
Количество передаваемой теплоты
.2 Выбор конструктивных параметров
Внутренний диаметр труб
Внешний диаметр труб
Шаг трубы поперечный
Шаг трубы продольный
Толщина стенки труб
Коэффициент теплопроводности стенки
(углеродистая сталь) [5, таблицы]
Поперечное сечение входного патрубка
газового тракта
Поперечное сечение выходного
патрубка газового тракта
Поперечное сечение входного патрубка
воздушного тракта
Теплообменник (воздухоподогреватель
первой ступени) заканчивается поворотом газа 90 град и направлением его в
воздухоподогреватель второй ступени.
Воздухоподогреватель имеет пять
ходов для прохода воздуха.
2.3 Расчет средлогарифмической разности
температур
Средний температурный напор при
противотоке [1,c.97]
.4 Расчет коэффициентов теплоотдачи
и теплопередачи
Примем скорость газа в
воздухоподогревателе равной
Кинематическая вязкость газа [5,
таблицы]
Коэффициент теплопроводности газа
[5, таблицы]
Число Прандтля [5, таблицы]
Число Re для потока
газа
Число Nu для потока
газа [ 4,c.30]
Коэффициент теплоотдачи
Примем скорость воздуха в
воздухоподогревателе равной
Кинематическая вязкость воздуха [5, таблицы]
Коэффициент теплопроводности воздуха
[5, таблицы]
Число Прандтля [5, таблицы]
Число Re для потока
воздуха
Число Nu для потока
воздуха [4,c.107]
Коэффициент теплоотдачи
Коэффициент теплопередачи [через
стенки относительно тонкой трубы] (dн/dвн<2) [3,c.380]
.5 Определение теплопередающих
поверхностей
Полная разность температур (большая)
Полная разность температур (меньшая)
Безразмерные параметры [1,c.99 ]
Поправочный коэффициент y для определения
температурного напора при перекрестном движении сред (по диаграмме) [1,c.98]
Температурный напор
воздухоподогревателя [1,c.99]
Поверхность нагрева
воздухоподогревателя
3. Конструктивный расчет
.1 Компоновка воздухоподогревателя
(эскиз)
.2 Определение конструктивных
параметров
теплообменник гидравлический конструктивный воздухонагреватель
Ширина воздухоподогревателя
Длина воздухоподогревателя
Высота воздухоподогревателя
Количество труб в одном ряду
Количество рядов
Общее число труб
Площадь живого сечения для прохода
газа [1,c.243]
Площадь живого сечения для прохода
воздуха [2,c.114 ]
Расчетная высота труб в
воздухоподогревателе [1,c.228 ]
3.3 Расчет действительных скоростей
теплоносителей
Принимаем:
Теоретическое количество воздуха,
необходимое для полного сгорания топлива
Отношение количества воздуха, проходящего через
первую ступень воздухоподогревателя к теоретически необходимому
Расчетный часовой расход топлива
Количество дымовых газов на первой
ступени воздухоподогревателя
Из расчета известно:
Средняя температура газов
Средняя температура воздуха
Средняя скорость газового потока [1,c.93]
Средняя скорость воздушного потока
[1,c.98]
4. Гидравлический расчет
воздухоподогревателя
.1 Определение общего сопротивления
каждого теплоносителя
Определение сопротивлений в газового
тракта:
Сопротивление трения:
При течении газов внутри труб dэ
равен внутреннему диаметру труб [2,c.112]
Среднее значение абсолютной
шероховатости (для труб) [1,c.102]
Коэффициент сопротивления трения [1,c.102]
Сопротивление трения [1,c.102]
Сопротивления вызванные изменением
сечения:
Скорость газов в входном патрубке
[1,c.93]
Скорость газов в выходном патрубке
[1,c.93]
Коэффициент сопротивления на входном
патрубке [2,c.138]
Коэффициент сопротивления на
выходном патрубке [2,c.138]
Сопротивления на входном патрубке
[2,c.138]
Сопротивления на выходном патрубке
[2,c.138]
Полный перепад давлений во всём
газовом тракте [1,c.101]
.1 Определение сопротивлений в
воздушном тракта
Сопротивления вызванные изменением
сечения:
Скорость газов в входном патрубке
[1,c.98]
Коэффициент сопротивления на входном
патрубке [2,c.138]
Сопротивления на входном патрубке
[2,c.138]
Определение местных сопротивлений:
Сопротивления поперечно - омываемых
пучков:
Поправочный коэффициент на
расстояние между трубами (по диаграмме) [2,c.142]
Коэффициент сопротивления одного
ряда труб [2,c.139]
Коэффициент сопротивления для
шахматного расположения труб [2,c.139]
Сопротивление поперечно - омываемых
пучков [2,c.137]
Полное сопротивление поперечно -
омываемых пучков для пяти ходов воздуха.
Сопротивления, вызванные поворотом
газохода (в данном газоходе имеются четыре поворота на 180 град)
Коэффициент сопротивления при
повороте на 180 град [2,c.137]
Сопротивление при повороте на 180
град [2,c.137]
Сумма четырёх сопротивлений при
повороте на 180 град
Теплообменник (воздухоподогреватель
первой ступени) заканчивается поворотом газа 90 град и направлением его в
воздухоподогреватель второй ступени.
Коэфициент сопротивления при
повороте на 90 град [2,c.137]
Сопротивление при повороте на 90
град [2,c.137]
Полный перепад давлений во всём
воздушном тракте
Список использованных источников
1. Хряпченко
А.С Судовые вспомогательные и утилизационные котлы: Учебное пособие. - 2-е изд.
перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1988. - 296 с. , ил.
. Гусев
Ю.Л Основы проектирования котельных установок: Учебное пособие. - 2-е изд. М.:
Стройиздат, 1973. - 248 с.
. Ермилов
В.Г Теплообменные аппараты и конденсационные установки: Учебное пособие. - 3-е
изд. перераб. - Л.: Судостроение, 1974. - 224 с.
. Авчухов
В.В Задачник по процессам тепломассаобмена / Авчухов В.В,
Паюсте
Б.Я - М.: - Эноргоатомиздат, 1986. - 144 с.