Исходные данные для расчета газо-водяного подогревателя:

Расход сетевой воды через подогреватель - 75 т/ч

Температура воды на входе - 60 °С

Температура воды на выходе - 120 °С

Расход газов через подогреватель - 18,16 кг/с

Температура газов на входе - 388,69 °С

Газо-водяной подогреватель имеет поверхность нагрева в виде поперечно омываемых газами труб с наружным оребрением, расположенными в шахматных пучках. Количество ходов по воде — 3, по газу — 1.

Геометрические параметры подогревателя:

Диаметр труб - 0,028 м

Диаметр ребра - 0,048 м

Внутренний диаметр трубы - 0,022 м

Толщина ребра - 0,002 м

Шаг ребра - 0,005 м

Поперечный шаг труб - 0,06 м

Продольный шаг труб - 0,045 м

Ширина подогревателя - 2 м

Высота подогревателя - 2 м

Для определения температуры газов на выходе из подогревателя составим уравнение теплового баланса подогревателя:

Qв = Qг,

где Qв = Gв(h" ­– h') — теплота, воспринимая водой,

здесь

Gв = 75 т/ч = 20,83 кг/с – расход воды через подогреватель;

h" = 505,05 кДж/кг – энтальпия воды на выходе из подогревателя;

h' = 253,23 кДж/кг – энтальпия воды на входе в подогреватель;

Qг = Gг(i' – i") — теплота, переданная газами воде в подогревателе,

здесь

Gг = 18,16 кг/с – расход газов через подогреватель;

i' = 408,7 кдж/кг – энтальпия газов на входе в подогреватель.

Тогда энтальпия газов на выходе из подогревателя может быть найдена из следующего выражения

i" = =

= 119,85 кДж/кг.

Тогда температура газов на выходе из подогревателя составит J" = 116,6 °С.

Задачей расчета является определение необходимой поверхности нагрева подогревателя для обеспечения требуемой тепловой производительности.

Живое сечение поверхности нагрева для прохода газов определяется по следующей формуле

F=

= 1,6 м2.

Здесь — поперечный шаг труб, м;

d — диаметр несущей трубы, м;

— высота ребра, м;

— шаг ребер, м;

— толщина ребра, м.

Объем газов, проходящих в расчетном сечении, при плотности r = 1,292 кг/м3

Vг = Gг/r = 18,16/1,292 = 14,09 м3/с.

Скорость газов в расчетном сечении

wг = Vг/F = 14,09/1,6 = 8,806 м/с.

Для круглых труб с круглыми ребрами отношение поверхности ребер к полной поверхности с газовой стороны

= =

= = 0,9005.

Здесь D — диаметр ребра, м.

Отношение участков несущей поверхности без ребер к полной поверхности с газовой стороны

.

Далее определим коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании шахматного пучка труб с круглыми ребрами из следующего выражения.

aк = 0,23Сzj=

= 0,23∙1,02∙1,2280,2∙=

= 55,38 ккал/(м2∙ч∙°С)