§ 3.3, Анализ возможностей регулирования температурного режима ТВП.

Пользуясь выведенными в параграфе 3.1 формулами, можно проанализировать эффективность различных мер, предлагаемых для повышения коррозионной стойкости ТВП. Оговоримся, что здесь не имеется в виду каскадный способ подогрева воздуха, анализу которого отведена последующая глава.

В первую очередь рассмотрим влияние соотношения коэффициентов

"МИН . .

теплоотдачи на Тст в связи с работами /59-61/ по обращенным трубчатым воздухоподогревателям (ОТВП).

-г

фициентов теплоотдачи Jtef- в обычном ТВП составляет величину 9?. Если пока не принимать во внимание особенности, о которых будет сказано ниже, в ОТВП отношение коэффициентов теплоотдачи (при сохранении скоростей газов и воздуха) должно оказаться равным . Исходя из формулы (3.2), получим повышение температуры стешси трубы из-за того, что внутритрубная и межтрубная среда поменялись местами:

Для котельных ТВП величина ЭВ лежит в пределах 1,3+1,7, Следовательно, 8'iter4 ) = (0,13 + 0,26) ( $А - f ).

Из формулы (3.9) следует, что в двухходовых ТВП ttR(-d'-dyx)BGY . При С-перекресте Б=1, а при Z-перекресте 5 < I. Поэтому в любом случае dA-t'

- ъ -

В котельных воздухоподогревателях газы охлаждаются обычно на ( д' - дух ) = 150 * 230 °С. При этом меньшему числу соответствует приблизительно Y= 1,5, а большему - Y = 2,5. Полагая в среднем Я " 1,25,получим dA~t'^ 42 * 23 °С. Следовательно, в двухходо - вых обращенных воздухоподогревателях минимальная температура стенки может быть выше, чем в обычных ТВП, не более, чем на differ") = = 3 -г 10 °С. Фактически величина Sft"™) en*e меньше, чем по на - шей грубой оценке. Ведь, как известно, при поперечном обтекании пучка труб коэффициенты теплоотдачи в первом ряду труб ниже, чем в среднем по пучку. Поэтому в обычных ТВП отношение коэффициентов теплоотдачи для первого, самого холодного ряда труб меньше,

ZZT

чем .

участке интенсивность теплоотдачи выше, чем в среднем по трубе. Следовательно, в ОТВП при входе воздуха в трубы . В ре -

СХг л

зультате получается, что $(f™H)<(dA-t')^j- .

Таким образом, перемена местами внутри- и межтрубной сред в котельных ТВП с малым числом ходов слабо сказывается на минимальной температуре металла. Вопрос о целесообразности применения обращенных ТВП с числом ходов 5^3 требует более детального рассмотрения, с учетом конкретных особенностей - например, абразивности топлива.

Изменение температурного режима ТВП возможно посредством создания специальных неравномерностей входных температур сред. Как следует из формул (3.2),(3.3), влияние локального значения входной

J.MHH

температуры газов на холодной стороне на Тст описывается выражением, д'6 YN Это выражение сразу демонстрирует неэффективность

локального повышения температуры газа на входе в ТВП для снижения низкотемпературной коррозии. В самом деле, уде при ЧН>2 даю 100-градусная "добавка" к локальной температуре газа повышает t^T

всего на ~5°С.

Наибольшего внимания заслуживает, видимо, возможность увеличения tcr"за счет профилирования входной температуры воздуха. Впервые профилирование входной температуры воздуха для улучшения температурного режима ТВП предложено в работе /28/, Уже из формулы (3.9) видно, что перекос входной температуры воздуха всего в 20° способен изменить t™M на ~7°С. Поставим задачу определения оптимального для защиты от коррозии профиля входной температуры воздуха. Пусть входное сечение разделено по высоте на участки произвольной величины лYt, лУ2 , ..., дУп (рис. 3.5). Выберем значения входных температур воздуха tit t2, ..., tn на каждом участке как можно более низкими, но так, чтобы температура металла входного ряда труб нигде не была ниже безопасного значения tg. Начнем с верхнего участка. Пройдя этот участок, газ, согласно (3.3) охладится до температуры fy =

Следовательно, температура стенки в нижней точке участка I будет равна

оде)

Приравнивая tCT=i$ , найдем из (3.16):

(i+Jplt,4 ? (3.17)

Тогда ,о j I /м j.

Ясно, что формулы (3.17), (3.18) могут быть обобщены:

*н = fe+(1+gjpxн-i o (3-20)

Подстановка (3.20) в формулу (3.19) даст:-

f; = ts -(dj-i-ts) щщё^ЩЩё^ ' C3-2I)

Подставляя дальше в форлулу (3.21) выражения для dj.2, fy-з

и т.д., получим в итоге:

*

? = Ь- ^П - (3,22)

Таким образом, выведена форлула для построения ступенчатого профиля, обеспечивающего при наименьшей средней температуре воздуха на входе температуру металла не ниже t% . При aYj = Ывп-д)[ форлула упрощается:

С помощью (3.23) можно определить форму непрерывного профиля

входной температуры воздаха t'(Y), обеспечивающего одинакова температуру стенки tCT=ts по всей высоте входного сечения. Для этого надо величину участков дУ устремить к нулю. Одновременно начнет возрастать количество этих участков на заданной высоте Y .

Д1

Следовательно,

При таком "идеальном" для температурного режима профиле средняя входная температура воздуха окажется равной:

В примере расчета в § 3.1 для воздухоподогревателя котла П-57Р было получено f^r = 66°С. Если принять эту температуру за безопас-

ную , то при однородном профиле входной температуры воздуха для обеспечения понадобилось бы f' = 58°С.

В этом можно убедиться, выполнив расчет по формуле (3.23) при

эе = = 1,76; aY= Y0 = 2,12; <#' = 238°С; j = I. При разбиении входного сечения на три одинаковых по высоте участка (дУ=Х* = = 0,7) условия tcT^ts можно, согласно (3.23), добиться при tt = 28,3°С, t2= 51,4°С, t3= 60,4°С, т.е. при f = 46,7°0 (рис. 3.6). Наконец, в случае "идеального" профиля входной температуры воздуха потребовалось бы t' = 37,7°С, то есть на 20° меньше, чем при равномерной входной температуре. Последнее, однако, является в данном случае лишь теоретическим пределом, на практике вряд ли достижимым. В самом деле: из рис. 3.6 видно, что локальные температуры воздуха в верхней части "идеального" профиля оказываются ниже 0°С. Но это не означает, что идеальный про - филь недостижим вообще. При сжигании высокосернистых топлив, когда ^^130-150°С, даже наименьшая локальная температура на идеальном профиле будет превышать 40-50°С (см. главу 5). t'

tcr f ^ e n

-40 -20 0 20 W 60 80 400 i20

Рис.3.6. Распределение температуры стенки по высоте холодного хода ТВП котла П-57 при разных профилях входной температуры воздуха:

однородном( ), ступенчатом( ) и

оптимальном для защиты от коррозии( ). 1)