5.4.2. Расчет чугунных экономайзеров

В промышленных и отопительных котлах с давлением пара до 2,5 МПа обычно применяют чугунные экономайзеры с трубами системы ВТИ. Характеристики таких труб приведены в табл. 5.17.

С учетом заданной вначале расчета температуры уходящих из котла продуктов сгорания определяют количество теплоты , передаваемой от продуктов сгорания к нагреваемой воде по формуле, кДж/кг или кДж/м³,

, (5.85)

где  энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, определяемая методом интерполяции по температуре газов на выходе из предыдущей поверхности нагрева, кДж/кг или кДж/м³;  энтальпия продуктов сгорания на выходе из экономайзера (см. формулу 5.25), кДж/кг или кДж/м³;  присосы воздуха в экономайзере (см. табл. 5.9);  коэффициент сохранения теплоты (см. формулу (5.35)).

Энтальпия воды на выходе из экономайзера, кДж/кг,

, (5.86)

где  расход продувочной воды, удаляемой из котла, кг/с, определяемый по формуле

. (5.87)

Температура нагретой в экономайзере воды, ^оС, может быть вычислена по формуле

. (5.88)

При проектировании чугунных экономайзеров число труб в ряду выбирается с таким расчетом, чтобы скорость продуктов сгорания была в пределах от 6 до 9 м/с.

Таким образом, необходимо задаться экономически выгодной скоростью газов в экономайзере и определить площадь его проходного сечения, м²,

, (5.89)

где  температура продуктов сгорания на входе в экономайзер, С.

Определяют предварительное число труб в поперечном сечении экономайзера, чтобы выдержать в нем экономически выгодную скорость движения продуктов сгорания

, (5.90)

где  площадь проходного сечения для продуктов сгорания, м², принимаемая из табл. 5.17 (длина трубы выбирается исходя из конструктивных соображений).

Таблица 5.17

Конструктивные характеристики чугунных труб системы вти

Характеристика одной трубы	Длина трубы, м
	1,5	2,0	2,5	3,0
Площадь поверхности нагрева с газовой стороны , м2	2,18	2,95	3,72	4,49
Площадь проходного сечения для продуктов сгорания , м2	0,088	0,120	0,152	0,184

При компоновке труб экономайзера их число в поперечном ряду экономайзера должно быть не менее 3 и не более 10. Исходя из этого условия, полученное в формуле (5.90) значение округляют до целого числа в большую или меньшую сторону.

Затем уточняют скорость движения продуктов сгорания через экономайзер, которая должна находиться в пределах 6-9 м/с,

. (5.91)

Определяют коэффициент теплопередачи для всего экономайзера по формуле, Вт/(м²∙К),

, (5.92)

где и  определяют по рис. 5.13 и 5.14.

Температурный напор между теплоносителями для водяного экономайзера определяется таким же образом, как и для конвективных пучков (см. формулы 5.80 – 5.82).

, Вт/(м²∙К)

15

10

5

, м/с

Рис. 5.13. Коэффициент теплопередачи для чугунного экономайзера из труб системы ВТИ

1,05

1,0

0,95

0,9

100

200

300

400

500

, С

Рис. 5.14. Поправочный коэффициент на среднюю температуру газов в экономайзере:

Площадь поверхности теплообмена экономайзера, м², определится по формуле

. (5.93)

По полученной величине поверхности теплообмена экономайзера окончательно устанавливаются его конструктивные характеристики.

Определяется общее число труб в экономайзере, которое округляется до целого числа

. (5.94)

И рассчитывается продольное число рядов труб, которое также округляется до целого числа

. (5.95)

На этом расчет экономайзера считается законченным.