Расчёт водяного экономайзера

Задание на 1 пару занятий на 26 ноября 2020г.

В паровых котлах, работающих при давлении пара до 2,5 МПа, чаще всего применяются чугунные водяные экономайзеры, а при большем давлении - сталь­ные. В котельных агрегатах горизонтальной ориентации с Д<25 т/ч, имеющих раз­витые конвективные поверхности, часто ограничиваются установкой только во­дяного экономайзера. В котельных агрегатах паропроизводительностью более 25т/ч вертикальной ориентации с пылеугольными топками после водяного эконо­майзера всегда устанавливается воздухоподогреватель. При сжигании высоко­влажных топлив в пылеугольных топках применяется двухступенчатая компо­новка водяного экономайзера и воздухоподогревателя. Расчёт водяного экономай­зера промышленно-отопительного котла почти всегда выполняется конструктив­ным. Цель конструктивного расчёта - определение поверхности нагрева водяного экономайзера по известным значениям температуры дымовых газов перед эконо­майзером, которая берётся из расчёта последней поверхности нагрева котла.

Порядок конструктивного расчёта

1. Температура газов перед экономайзером ,°С, определяется из расчёта последней поверхности нагрева, например,

(123)

2. Энтальпия газов перед экономайзером , кДж/кг (кДж/м³), определяется по температуре по I - Ө д иаграмме.

3. Температура газов за экономайзером ,°С, определяется как ⁼ ,

где определяется по таблице на стр.53 [l5].

4. Энтальпия газов за экономайзером , кДж/кг (кДж/м³), определяется по І- θ диа­грамме по ,^оС

5. Температура питательной воды, t_п.в, °С, (из условия) -из марки котлоагрегата.

6. Энтальпия питательной воды, і_п.в кДж/кг, определяется по формуле:

(124)

7. Количество тепла, переданного газами на 1 кг топлива Q _б, кДж/кг (кДж/м³), опре­деляется по формуле:

(125)

8. Количество тепла, переданного газами на 1 кг топлива, в 1 сек Q, кВт, определяется по формуле:

(126)

9. Энтальпия воды за экономайзером , кДж/кг, определяется по формуле:

(127)

где D- паропроизводительность котла, кг/с.

10. Температура воды за экономайзером t",°С, определяется по энтальпии воды после экономайзера и давлению её из таблиц 3.1 [12].

11. Тип экономайзера - выбирается.

Если полученная температура воды окажется на 20°С ниже температуры при давлении в барабане котла, то для котлов давлением до 2,4 МПа к установке принимают чугунный водяной экономайзер. При несоблюдении указанных условий к установке следует принять стальной змеевиковый водяной экономайзер.

12. Большая разность температур , °С, определяется по формуле:

(128)

13. Меньшая разность температур ,°С, определяется по формуле:

(129)

14. Средний температурный напор ,°С, определяется по формуле

(130)

если < 1,7; то ,⁰С

15.Средняя температура газов ,°С, определяется по формуле

(131)

16.Следует выбрать конструктивные характеристики принятого к установке экономайзера. Для чугунного и стального экономайзера выбирается число труб в ряду с таким расчётом, чтобы скорость продуктов сгорания была в пределах от 6 до 9 м/с при номинальной производительности котла. Число труб в ряду для чугунных экономайзеров должно быть 3÷10. Стальные экономайзеры выполняются в виде змеевиков из труб с наружным диаметром 28÷38 мм (толщина стенки до 4мм). Конструктивные характеристики труб чугунных экономайзеров приведены в таблице.

Таблица 4- Характеристика чугунных труб.

17. Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания F, м², определяется по формулам:

при установке чугунного водяного экономайзера:

(132)

при установке стального водяного экономайзера:

(133)

где z₁, - число труб в ряду;

а и b - размеры газохода;

l - длина змеевика, м;

d - наружный диаметр труб, м.

18. Секундный расход газов V _c, м³/сек, определяется по формуле:

(134)

где - объём продуктов сгорания в экономайзере, определяется из таблицы 1 расчёта.

19. Средняя скорость газов , м/сек, определяется по формуле:

(135.)

20. Коэффициент теплопередачи к, Вт/м²хК, определяется с помощью номограммы рис. 6.9 [l5] и по формуле

(136)

21. Поверхность нагрева водяного экономайзера Н_в.э, м², определяется по формуле:

(137)

22. По полученной поверхности нагрева экономайзера необходимо окончательно установить его конструктивные характеристики.

Для чугунного экономайзера общее число труб z', шт., определяется по формуле

(138)

и число горизонтальных рядов тpyб z₂, шт., определяется по формуле: