Расчет водяного экономайзера

Водяные экономайзеры устанавливают для сниже­ния температуры уходящих газов, то есть для повыше­ния коэффициента полезного действия теплогенерирую­щей установки.

 

Водяные экономайзеры изготавливают чугунными и стальными.

 

Чугунные устанавливают за теплогенераторами, работающими при давлении пара до 2,5 МПа, а при большем давлении - стальные. В настоящее время из­готовляют чугунные ребристые экономайзеры некипя­щего типа системы ВТИ. Их собирают из отдельных ти­повых элементов - чугунных ребристых труб различной длины (рис. 3.10, табл. 3.3).

Как правило, заводы-изготовители производст­венно-отопительных теплогенераторов не проектируют водяных экономайзеров. Экономайзеры и проект их ус­тановки в котельной проектирует, как правило, та же организация, которая разрабатывает проект котельной в целом. В связи с этим, расчет водяного

Таблица 3.3. Конструктивные характеристики чугунных ребристых труб экономайзеров ВТИ [6]

 

Показатель	Характеристика одной трубы
Длина, мм
Площадь поверх­ности нагрева с газовой стороны fтр,м2	2,18	2,95	3,72	4,49
Площадь живого сечения для прохода продук­тов сгорания f’mp,м2	0,088	0,120	0,152	0,184

 

экономайзе­ра производственно-отопительного теплоге­нератора выполняется конструктивным.

 

Рис. 3.10. График для определения коэффициента теплопередачи чугунных экономайзеров ВТИ (K =KнCt)

 

Экономайзеры бывают индивидуальные и группо­вые. К теплогенераторам производительностью 2,5 т/ч и выше устанавливают индивидуальные экономайзеры, которые присоединяют к газовому тракту теплогенера­тора без обводных каналов.

Конструктивный расчет водяного экономайзера ведут в следующей последовательности:

 

1. Температуру t_эк,°С и энтальпию J_эк,кДж/кг (кДж/м³) дымовых газов на входе в экономай­зер принимают рав­ными значениям этих параметров на выходе из второго газохода конвективного пучка

 

 

2. Температуру и энтальпию, кДж/кг (кДж/м³) дымовых газов на выходе из эконо­майзера принимают равными принятым ранее (табл. 3.1) при расчете потерь теплоты с уходящими газами темпера­туре и энтальпии уходящих газов

	(3.82)

 

3. Определяют энтальпию присасываемого воздуха ∆I_в, кДж/кг (кДж/м³):

 

(3.83)

 

где Δα_эк - присосы воздуха в экономайзер, при­нимают по прил. 6.

Расшифровку остальных условных обозначений см. формулу (3.20).

 

4. Определяют тепловосприятие экономайзера по уравнению теплового баланса (3.62), Q_d, кДж/кг (кДж/м³)

(3.84)

 

Коэффициент сохранения теплоты φ вычисляют по форму­ле (3.42).

 

5. Определяют среднюю температуру дымовых га­зов t_ср, ⁰С

, (3.85)

6. Энтальпию питательной воды на выходе из эконо­майзера определяют из уравнения теплового ба­ланса экономайзера по воде, i_вэ, кДж/кг

 

(3.86)

 

где i _пв - энтальпия питательной воды на входе в экономайзер, кДж/кг;

Д_пп, Д_нп - количество выработанного пара, со­ответственно перегретого и насыщенного, кг/ч, при­нимают согласно заданию;

Д_пр - расход воды на продувку теплогенера­тора, кг/ч.

Значения i _пв, Д_пр принимают согласно п. 3.11.

Величину i _пв можно принять равной i _пв = 4,1868 t _пв.

 

7. Температуру питательной воды t_вэ, °С на вы­ходе из экономайзера определяют по энтальпии t_вэ из прил.10. Величину t_вэ можно принятьравной t_вэ = i _вэ/4,1868. Для нормальной работы чугунного экономайзера (чтобы не было вскипания воды) температура t_вэ должна быть меньше темпера­туры на­сыщения, т. е. должно выполняться условие

, (3.87)

 

Если это неравенство не соблюдается, то необ­ходимо увеличить значения t_yx и I_ух.

 

8. Задаются числом труб n₁, шт. в горизонталь­ном ряду экономайзера и определяют скорость дымо­вых газов ω, м/с:

, (3.88)

 

 

где В_р - расчетный расход топлива, кг/ч (м³/ч), см. п. 3.13;

V_дг - суммарный объем дымовых газов, м³/кг (м³/м³), берется из табл. 2.2;

- площадь живого сечения для прохода про­дуктов сгорания (на одной трубе), м², берется из табл. 3.3.

 

Число труб n₁ в одном ряду чугунного экономай­зера должно быть в пределах от 3 до 10. Рекомендуе­мые значения ω находятся в пределах 6...9 м/с, но не должны быть менее 3 м/с. Если расчетное значение скорости дымовых газов выходит за указанные пре­делы, то ее необходимо пересчитать, задаваясь новыми значе­ниями n₁ или .

9. Определяют коэффициент теплопередачи, К_ЭК Вт/(м^2.К)

, (3.89)

где к_н - номинальный коэффициент теплопередачи, Вт/(м^2.К), определяемый по скорости дымовых газов ω;

с _t - поправка, определяемая по средней темпе­ратуре дымовых газов t_cp (см. п. 3.85)

Величины к_н и с_t находят по графику (рис. 3.10).

При отсутствии систематической обдувки коэффи­циент теплопередачи уменьшается на 20%. При сжигании ма­зута коэффициент теплопередачи снижается на 25%.

 

10. Строят график (рис. 3.11) распределения температур в экономайзере, по которому определяют наи­большую Δt_δ, °C и наименьшую Δ t_М,°С разность темпе­ратур сред (дымовых газов и воды).

 

 

Рис. 3.11. График распределения температур в эконо­майзере.

 

 

11. Определяют средний температурный напор (при противотоке) Δ t, ⁰С

, (3.90)

12. Определяют требуемую поверхность нагрева эко­номайзера Н_эк, м²

 

, (3.91)

 

13. Определяют число рядов труб по ходу газов (число горизонтальных рядов) , шт.

(3.92)

где f_TР - поверхность нагрева одной трубы с га­зовой стороны, м², берется из табл. 3.3.

Для удобства обдувки экономайзер компонуется из секций. Один обдувочный аппарат может обслужить четыре ряда горизонтальных труб. В связи с этим средняя секция может состоять из восьми горизонталь­ных рядов, крайняя - из четырех. Для размещения обдувочных аппаратов между секциями ос­тавляют разрывы высотой 680 мм.