Тепловой расчёт водяного экономайзера

В промышленных паровых котлах, работающих при давлении пара до 2,5 МПа, чаще всего применяются чугунные водяные экономайзеры, а при большем давлении — стальные. При этом в котельных агрегатах горизонтальной ориентации производительностью до 25 т/ч, имеющих развитые конвективные поверхности, часто ограничиваются установкой только водяного экономайзера. В котельных агрегатах паропроизводительностью более 25 т/ч вертикальной ориентации с пылеугольными топками после водяного экономайзера всегда устанавливается воздухоподогреватель. При сжигании высоковлажных топлив в пылеугольных топках применяется двухступенчатая установка водяного экономайзера и воздухоподогревателя.

1. По уравнению теплового баланса определить количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов (6.2).

.

где — коэффициент сохранения теплоты (4.12);

• — энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, определяется по таблице 3 при температуре и коэффициенте избытка воздуха после поверхности нагрева, предшествующей рассчитываемой поверхности (5.7);
• — энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, определяется по таблице 3 при принятой в начале расчёта температуре уходящих газов равной 150[эстеркин] (5.7);
• — присос воздуха в экономайзер, принимается по таблице 1;
• — энтальпия присосанного в конвективную поверхность нагрева воздуха, при температуре воздуха 25? С (4.3).

.

.

.

2. Определяем энтальпию воды после водяного экономайзера.

.

где — энтальпия воды на входе в экономайзер [3], ;

D — паропроизводительность котла, кг/ч;

D_пр — расход продувочной воды, кг/с.

.

.

Температура воды после экономайзера [3].

3. Определяем температурный напор

.

где и — большая и меньшая разности температуры продуктов сгорания и температуры нагреваемой жидкости.

.

.

.

4. Выбираем конструктивные характеристики принятого к установке экономайзера (таблица 10).

Таблица 9. Конструктивные характеристики труб чугунных экономайзеров [3].

Число параллельно включенных змеевиков в пакете.

.

где D — расход воды через экономайзер, кг/с;

— массовая скорость воды на входе в экономайзер (принимается равной 600кг/(м²· с));[3].

d_вн — внутренний диаметр трубы (рисунок 12), мм.

5. Определяем действительную скорость продуктов сгорания в экономайзере.

.

где — расчётный расход топлива (4.10), кг/с;

V_Г — объем продуктов сгорания при среднем коэффициенте избытка воздуха (таблица 2);

— среднеарифметическая температура продуктов сгорания в экономайзере, ?С;

F_эк — площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м².

.

где F_тр — площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания одной трубы (таблица 10);

z₁ — число труб в ряду (принимается равным 10).

.

где и — температура продуктов сгорания на входе и выходе из экономайзера, ?С.

.

6. Определяем коэффициент теплопередачи.

.

где и — коэффициенты определяются с помощью монограммы (приложение 1, рисунок 12).

7. Определяем площадь поверхности нагрева водяного экономайзера.

.

8. Окончательно устанавливаем конструктивные характеристики экономайзера Общее число труб.

.

где — площадь поверхности нагрева одной трубы (таблица 10), м².

Число рядов.

.

Составляем сводную таблицу.

Таблица 10. Теплотехнические и конструктивные характеристики экономайзера.

Невязка теплового баланса

.

где Q_л, Q_1к, Q_2к, Q_эк — количество теплоты, воспринятое лучевоспринимающими поверхностями топки, котельными пучками, экономайзером, .

;

где:

;

.

,

где:

;

.

,

где:

кДж/кг;

.

,.

где:

;

Невязка теплового баланса составляет.