Воздухоподогреватели отопительных котлов

 Преимущества и недостатки  пластинчатых воздухоподогревателей:

 

 Пластинчатые воздухоподогреватели  удобны тем, что в малом объеме  помещается большая поверхность  нагрева. Наряду с этим они  обладают и рядом существенных  недостатков.

 

1. Они подвержены коррозии  и эрозии от золы.

 

2. Ввиду наличия узких  щелей часто происходит забивание  их золой со стороны газового  тракта. Очистка же их от золы  затруднена.

 

3. Вследствие наличия плоской  стенки при высокой температуре  пластины коробились и в сварке  появлялись трещины. Воздух попадал  в газоход, что увеличивало  присосы воздуха, увеличивало  q2 и понижало КПД. Увеличивался  расход энергии на дымосос  ввиду увеличения объема газов.

 

Коробление пластин увеличивало  опасность их золового износа в местах выпуклостей, а также опасность забивания золой в местах уменьшенного сечения.

 

4. Увеличенные присосы  в местах прохода дистанционирующих болтов.

 

5. Воздухоподогреватель допусает температуру газов перед ним не выше 4000 C , что соответствует пределу подогрева воздуха.

 

Все вышеперечисленные недостатки привели к тому, что в последнее  время пластинчатые воздухоподогреватели у нас не изготавливаются. Сохранились  они лишь в старых конструкциях котлов.

 

 

7. Расчёт воздухоподогревателя

 

Целью расчёта  воздухоподогревателя является определение  температуры на выходе из воздухоподогревателя, его поверхности нагрева и  основных конструктивных характеристик. Иначе говоря для воздухоподогревателя выполняется тепловой поверочный и конструктивный расчёты. Расчёт воздухоподогревателя производится только при сжигании твёрдых и жидких видов топлива.

Исходные  данные для расчёта:

Расход  топлива, B, кг/с 0,3

Теоретический объём воздуха, ,м³/кг 9,38

Коэффициент сохранения тепла, 0,987

Присос  воздуха в воздухоподогревателе, 0,06

Температура дымовых газов перед воздухоподогревателем, , 290

Энтальпия продуктов сгорания перед

воздухоподогревателем, ,кДж/кг 5218,73

Температура уходящих газов, 150

Коэффициент избытка воздуха за воздухоподогревателем, 1,31

Коэффициент избытка воздуха в конце топки, 1,1

Присос  воздуха в топке, 0,05

Определение температуры воздуха на выходе из воздухоподогревателя.

Температура горячего воздуха определяется из уравнения  теплового баланса для воздухоподогревателя.

 

 

где: -соответственно энтальпия дымовых газов и воздуха на входе и выходе воздухоподогревателя.

Энтальпия продуктов сгорания на выходе из воздухоподогревателя при  определяется по -диаграмме кДж/кг.

Теоретическая энтальпия холодного воздуха  при t_в=30

 

 кДж/м³

 

Уравнение теплового баланса решается относительно энтальпии на выходе из воздухоподогревателя

кДж/м³=

=578,33ккал/м³

 

Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель.

Для полного  исключения коррозии труб температура  воздуха на входе должна быть выше температуры точки росы на 5⁰С.Температура точки росы зависит от температуры конденсации водяных паров и определяется по уравнению:

 

 

t_к-температура конденсации водяных паров при давлении P_H2O=0.162*0.1=0.0162 МПа.t_k=55⁰C

Принимаем температуру воздуха на входе  в воздухоподогреватель t_вп^/=30⁰С.Средняя температура стенки труб составит

 

 

Определяем  средний температурный напор:

 

 

где: -коэффициент пересчёта от противоточной схемы к схеме с перекрёстным током. Для определения находим безразмерные параметры

 

 

где:t_б,t_м-большая и меньшая разность температур греющей и нагреваемой сред.

 

 

 

 

 

 

По Л-2 рис.6.10 стр.96

 

где: -температурный напор при противотоке

 

Конструктивные  характеристики и прикидочный расчёт воздухоподогревателя.

Выбираем  трубчатый воздухоподогреватель. Наружный диаметр труб d_н=40 мм, внутренний диаметр d_вн=37 мм. Расположение труб –шахматное. Поперечный шаг S₁=56мм, продольный шаг S₂=44мм.

Предварительно  задаёмся коэффициентом теплопередачи  К_вп=20ккал/м²К=23,36 Вт/м²К.

Определяем  количество тепла передаваемого  в воздухоподогревателе:

 

Поверхность нагрева воздухоподогревателя:

 

 

Средняя температура дымовых газов:

 

 

Секундный расход дымовых газов:

 

 

 

где: -полный объём продуктов сгорания на входе и выходе из воздухоподогревателя.

 

1)

2)

 

B=B/3600-секундный расход топлива

 

 

Принимаем скорость дымовых газов w_г=12м/с, а скорость воздуха определяется

W_в=(0,5-0,6)w_г .W_в=6м/с.тогда площадь живого сечения определится по формуле:

 

 

Определяем  число труб в воздухоподогревателе:

 

 

Высота  воздухоподогревателя определяется по формуле:

 

 

Определение коэффициента теплопередачи:

Уточняем  коэффициент теплопередачи ,где:

-коэффициенты теплоотдачи от  греющей среды к стенки и  от стенки к нагреваемой среде.

-коэффициент использования.

 

 

По номограммам  Л-2 стр71-74 определяем для этого необходимы дополнительные расчёты:

 

=

Уточнение конструктивных характеристик воздухоподогревателя

Поверхность нагрева воздухоподогревателя:

 

 

Трубы воздухоподогревателя компануют в пакет при шахматном расположении 17 рядов по 16 труб и 17 рядов по 17 труб. Итого 17*16+17*17=561труба.

Уточняем  высоту воздухоподогревателя

 

 

Высота  одного хода

 

 

Живое сечение  для воздушного потока

 

 в=33*44+20=1472мм

 

Количество  воздуха проходящее в секунду через 1 ход воздухоподогревателя

 

 

 

Скорость  воздуха в воздухоподогревателе определится по формуле

 

 

При расчёте  скорость принималась 6 м/с. Некоторое  уменьшение скорости на

,практически не скажется на  величине коэффициента теплопередачи,  поэтому конструктивный расчёт  на этом можно считать законченным.