11 Расчет водяного экономайзера первой ступени

Схема экономайзера первой ступени представлена на рисунке 14.

Рисунок 14 – Схема водяного экономайзера первой ступени

Целью расчета водяного экономайзера является определение его необходимой теплообменной поверхности.

Сначала возьмем необходимые характеристики труб [1]: наружный и внутренний диаметры труб м, d_вн=0,022 м; шаги труб s₁=0,08 м, s₂=0,048 м.

Тепловосприятие водяного экономайзера первой ступени, кДж/кг, определяется как

(153)

где – коэффициент сохранения тепла;

– энтальпия газов на входе в экономайзер, кДж/кг;

– энтальпия газов на выходе из экономайзера, кДж/кг;

– величина присосов воздуха в экономайзере;

– количество тепла, вносимого в экономайзер присасываемым холодным воздухом, кДж/кг.

Энтальпия газов на входе в экономайзер определяется для при температуре газов

где , ⁰С;

кДж/кг.

.

По величине определяется энтальпия воды на выходе из водяного экономайзера, кДж/кг

(154)

где – энтальпия питательной воды на входе в экономайзер, кДж/кг;

В_р – расчетный расход топлива, кг/с;

– тепловосприятие водяного экономайзера, кДж/кг;

D_вэк – расход питательной воды через экономайзер котла, кг/с,

.

По найденной энтальпии питательной воды определяем температуру питательной воды на выходе из экономайзера: , где МПа – давление питательной воды; ⁰С.

Температурный напор, , (рисунок 15)

Рисунок 15 – Температурный напор

(155)

Скорость дымовых газов, м/с

(156)

где В_р – расчетный расход топлива, кг/с;

V_г – объем газов, м³/кг, определяем по таблице 2 в колонке для водяного экономайзера первой ступени;

– расчетная средняя температура газов в экономайзере, ⁰С,

– площадь живого сечения для прохода газов, м²

(157)

где а_вп – глубина конвективной шахты, м;

b_т – ширина конвективной шахты (равна ширине топки), м;

z₁ – число труб в одном ряду пакета экономайзера, шт;

d_н – наружный диаметр труб, м.

, (158)

где а_вп – глубина конвективной шахты, м;

– поперечный шаг труб, м.

.

,

.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией [1]: С_z=1, C_s=1, C_ф=1,04, Вт/(м²·⁰С).

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определяется как где – коэффициент теплоотдачи излучением, принимаем

Коэффициент теплопередачи,Вт/(м²·⁰С):

(159)

где – коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, Вт/(м²·⁰С);

– коэффициент загрязнения конвективной поверхности, (м²·⁰С)/Вт, определяем аналогично как и при расчете конвективного пароперегревателя:

(160)

где – исходный коэффициент загрязнения, (м²·⁰С)/Вт [1]:

С_d – поправка на диаметр [1]: С_d=0,7;

– поправка, для бурых углей составляет (м²·⁰С)/Вт;

С_фр – поправка на фракционный состав золы

(161)

где значение R₃₀ принимается равным 30-60%; примем R₃₀=50%, тогда

,

.

Площадь поверхности нагрева, м²

(162)

где В_р – расчетный расход топлива, кг/с;

– тепловосприятие первой ступени водяного экономайзера, кДж/кг;

к – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·⁰С);

– температурный напор, ⁰С.

Длина одного змеевика, м

(163)

где – площадь поверхности нагрева, м²;

– наружный диаметр труб, м;

z₁ – число труб в одном ряду пакета экономайзера.

.

Число рядов по ходу газов (число петель),шт:

, (164)

где l_зм – длина одного змеевика, м;

b_т – ширина конвективной шахты (равна ширине топки), м.

.

Полная высота пакета экономайзера, м

, (165)

где – число рядов по ходу газов, шт;

– шаг труб по ходу газов, м.

.

Экономайзерные поверхности компонуются пакетами высотой 1 – 1,5 м, с разрывом между пакетами 0,6 – 0,8 м. Поэтому разбиваем пакет на два равных высотой каждый м с разрывом между ними 0,8 м (рисунок 16).

Рисунок 16 – Схема водяного экономайзера первой ступени