IX . I Расчёт водного экономайзера.

9.1.1) С использованием ранее выполненых расчётов для теплового расчёта экономайзера составляют таблицу исходных данных:

Наименование величин	Обознение	Размерность	Величина
Температура газов до экономайзера	uпе²[АА2]	0С	551,2
Температура газов за экономайзером	uэк²	0С	272,8
Температура питательной воды	Tпв	0С	145
Давление пит воды перед экономайзером	Р¢эк	кгс/см2	48,6
Энтальпия питательной воды	iпв	ккал/кг	145,83
Тепловосприятие по балансу	Qбэк	ккал/кг	1068,97
Объёмы газов при среднем избытке воздуха	Vг	м3/кг	12,574
Объёмная доля водяных паров	rH2O	--	0,17337
Объёмная доля трёхатомных газов	rн	--	0,25608

Примечание: Давление воды перед водяным экономайзером для паровых котлов среднего давления принимают Р¢_эк = 1,08×Р_б.

 

9.1.2) Предварительно определяют тип водяного экономайзера (кипящий или некипящий) по значению энтальпии рабочей среды за экономайзером:

Энтальпию и температуру воды после водяного экономайзера определяют из уравнания теплового баланса по рабочему телу (воде):

Где D_эк – пропуск воды через экономайзер, кг/ч; при поверхностных пароохладителях D_эк = D_пе =D;

i²_эк – энтальпия воды после водяного экономайзера, ккал/кг; i¢_эк – энтальпия воды перед водяным экономайзером, ккал/кг.

       При указаной схеме включения пароохладителя:

 

 

 

По i¢_эк = 165,83 ккал/кг и Р¢_эк = 48,6 кгс/см² находим и t¢_эк = 160,4 ⁰С;

По i²_эк = 251,206 ккал/кг и Р_б = 45 кгс/см² находим и t²_эк = 248,46 ⁰С;

       Т.к i¢_эк < i²_эк, значит экономайзер некипящего типа.

 

9.1.3) По чертежам парового котла составляем эскиз экономайзера в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 1:25, на котором указывают все конструктивные размеры.

По чертежам и эскизу заполняем таблицу:

Конструктивные размеры и характеристики экономайзера

	Наименование величин					Обозн	Раз-ть	Величина
Наружный диаметр труб		D	м	0,032
	Внутренний диаметр труб					Dвн	м	0,026
	Количество труб в ряду					Z1	--	15
	Количество рядов труб по ходу газов					Z2	--	52
	Шаг труб: Поперечный					S1	м	0,08
	Продольный					S2	м	0,06
	Относительный шаг труб Поперечный					S1/d	--	2,5
	Продольный					S2/d	--	1,875
	Расположение труб змеевика					--	--	Шахматное
	Характер взаимного течения					--	--	Противоток
	Длина горизонтальной части петли змеевика					L1	м	4,15
	Длина проекции одного ряда труб на горизонтальную плоскость сечения					Lпр	м	4,225
	Длина трубы змеевика					L	м	112,612
	Поверхность нагрева ЭКО (по чертежу)					Hэк ч	м2	339,63
	Глубина газохода					а	м	1,26
	Ширина газохода					b	м	4,4
	Площадь живого сечения для прохода газов					Fг	м2	3,516
	Средняя эффективная толщина излучающего слоя					Sф	м	0,1431
	Глубина газового объёма до пучка					Lоб	м	3
	Глубина пучка					Lп	м	3
	Количество змеевиков, включённых параллельно по пару					m	Шт	30
	Живое сечение для прохода пара					f	м2	0,0159

9.1.4) Площадь живого сечения для прохода газов в экономайзере при поперечном омывании его газами определяют по формуле:

 где l_пр – длина проекции ряда труб на плоскость сечения, м;

Площадь живого сечения для прохода воды:

Поверхность нагрева экономайзера:

       Где l – длина змеевика, определяемая с использованием длины горизонтальной части

змеевика (l₁):

9.1.5) Коэффициент теплопередачи для экономайзера в целом определяют по средним значениям необходимых величин.

       Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определяют по формуле:

 

Где a_к—коэффициент теплоотдачи конвекцией; a¢_л—коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; y -- коэффициент тепловой эффективности поверхности; x = 1;

 

Для определения a_к—коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитаем среднюю скорость газового потока:

 

       При поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме 13:

       a_н=72,4 ккал/м²×ч×^оС; добавочные коэффициенты: С_z=1; С_ф=1,06; С_s=1,0389; Þ

a_к = a_н×С_z×С_ф×С_s = 72,4×1×1,06×1,0389 = 79,729 ккал/м²×ч×^оС;

       Для нахождения a_л используем номограмму 19 и степень черноты продуктов горения ‘a’:

Для незапылённой поверхности k×p×S = k_г×r_n×S×p, где р = 1кгс/ см²; r_n=0,25608;

 

р_n×S = r_n×S = 0,25608×0,1431 = 0,038737;

       По номограмме находим k_г = 3,9; Þ

Для пользования номограммой необходимо знать температуру загрязнённой стенки расчитываемой поверхности нагрева:

                  T_з = 0,5×(t¢_эк + t²_эк ) + 25 = 205,8 + 50 = 230,8 ^оС;

По номограмме находим С_г=0,983; a_н=25,636 ккал/м²×ч×^оС; Þ a_л = a_н×а×С_г =25,636×0,983×0,1402=

= 3,53 ккал/м²×ч×^оС;

При расчёте экономайзера на величину a_л необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма, свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:

Где Т_к  -- температура газов в объёме камеры, (К); l_об  и l_п  -- соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка, м; А – коэффициент: при сжигании газа А=0,3;

 

 

 

9.1.6) Температурный напор:

 

Þ температурный напор с достаточной точностью можно найти как:

 

9.1.7) Определим расчётную поверхность:

 

 

           

Невязка:

 

 

Невязка > 2% Þ вносим конструктивные изменения.

9.1.8) Найдем требуемую длину змеевика:

 

 

Следовательно принимаем Z₂^р равное 36, то есть Z₂^{1 ряда} =18, Z₂^{2 ряда} =18, Þ добавляем три змеевика в первую часть экономайзера по ходу газов и добавляем три змеевика во вторую часть экономайзера по ходу газов.

       Высота экономайзера:

 

 

Расчёт закончен.