10 Расчёт экономайзера

Эскиз пароперегревателя экономайзера представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 – Эскиз экономайзера

10.1 Диаметр и толщина стенок труб (по эскизу)

d = 32 мм;

 = 3 мм.

10.2 Поперечный шаг труб (по эскизу)

S₁ = 80 мм.

10.3 Продольный шаг труб (по эскизу)

S₂ = 60 мм.

10.4 Относительные поперечные и продольные шаги труб [1, п.7-16]

;

.

10.5 Количество петель (по чертежу)

n = 16 шт.

10.6 Длина прямого участка полупетли (по чертежу)

l_пр = 4000 мм.

10.7 Радиус изгиба трубы (по эскизу)

r₂ = 50 мм.

10.8 Длина змеевика [2, стр.187]

l_з = l_пр·n₁ + l_изг·n_изг + l' + l'', м,

где n₁ = 2·16 = 32 – количество прямых участков;

l_изг = ·z₂ = 3,14·0,05 = 0,157 м – длина изгиба;

n_изг = 64 – число изгибов;

l' = l'' = 0,5 м – место для устройства лаза.

l_з = 4·32 + 0,157·64 + 0,5 + 0,5 = 139,048 м.

10.9 Поверхность нагрева экономайзера

Н_эк=·d·l_з·k·2, м²,

где k = 16 – число труб в одном ряду;

«2» - количество труб, выходящих из коллектора.

Н_эк = 3,14·0,032·139,048·16·2 = 447,3 м².

10.10 Температура и энтальпия дымовых газов на входе в экономайзер, равняется температуре на выходе из пароперегревателя II ступени (таблица 4)

' = 640 ^оС; I' = 8965.5 .

10.11 Температура и энтальпия дымовых газов на выходе из экономайзера, принимается (таблица 4)

'' = 445 ^оС; I'' = 7227.4 .

10.12 Параметры питательной воды (на входе в поверхность)

10.12.1 Температура питательной воды (по заданию)

t_п.в = t'_ж = 142 ^оС;

10.12.2 Энтальпия питательной воды, определяем по t_пв = 142 ^оС и

Р_пв = 1,05·Р_б = 1,05·3,9 = 4,095 МПа [1, табл. XXIV]

i_ж = 591,626 ;

10.12.3 Расход воды на продувку [2, п.3.2]

, ,

где p = 3 % - величина продувки

.

10.13 Расход воды через экономайзер [2, п.5.1.2]

D_эк = D_пс + D_пр, ,

D_эк = 10,277 + 0,308 = 10,585 .

10.14 Количество тепла, отданного газами экономайзеру (тепловосприятие по балансу) [1, п.7-02]

Q_б=j·(I' - I''+Da_эк·I_прс), ,

где Da_эк = 0,08 – присосы воздуха в экономайзере;

I_прс = 423,958 - энтальпия присасываемого воздуха, определяется по температуре холодного воздуха t_хв = 30 С (таблица 4, столбец 3).

Q_б = 0,987·(8965,5 – 7227,4 + 0,08·423,958) = 1748,9 .

10.15 Энтальпия воды на выходе из экономайзера [2, стр.80]

, ;

.

10.16 Температура воды на выходе из экономайзера при и

Р = Р_б = 3,9 МПа [1, номограмма XXIV]

t = 194,5 ^оС.

10.17 Средняя температура воды в ступени

;

10.18 Удельный объем воды в экономайзере определяется при t_ср = 167,25 ^оС и

Р_ср = 1,025·Р_б = 1,025·3,9 = 3,9975 МПа [1, номограмма XXIV]

 = 0,001108 .

10.19 Живое сечение для прохода воды [2, стр.187]

;

.

10.20 Скорость воды в экономайзере [1, п.7-15]

, ;

.

10.21 Средняя температура дымовых газов в экономайзере [1, п.7-17]

, C;

C.

10.22 Живое сечение для прохода дымовых газов [1, п.7-16]

= а·в - n·(l_пр - 2·r₂)·d, м²;

= 4,4·1,4 - 16·(4 + 2·0,05)·0,032 = 4,0608 м².

10.23 Скорость дымовых газов в ступени [1, п.7-15]

W_г = , ,

где V_г = 12,484 – объем дымовых газов в экономайзере (таблица 3)

W_г = .

10.24 Температурный напор в экономайзере [1, п.7-54]

10.24.1 на входе дымовых газов в ступень

Dt_б = J' - t , ^оС;

Dt_б = 640 – 194,5 = 445,5 ^оС;

10.24.2 на выходе дымовых газов из ступени

Dt_м = J'' – t , ^оС;

Dt_м = 445 – 140 = 305 ^оС;

10.24.3 средний температурный напор в экономайзере

, С;

10.25 Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов [1,номограмма 8]

10.25.1 поправка на число рядов труб по ходу газов при z₂8

С_z = 1.

10.25.2 поправка на геометрическую компоновку

С_s = 1.

10.25.3 поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов

С_ф = 1,04.

10.25.4 значение коэффициента теплоотдачи без учета поправок

a_н = 79 .

10.25.5 расчетное значение коэффициента теплоотдачи

_к = _н·С_z·C_s·C_ф , ;

a_к = 79·1·1·1,04 = 82,16 .

10.26 Определение степени черноты дымовых газов

10.26.1 Эффективная толщина излучающего слоя [1, п.7-38]

S = , м;

S = м.

10.26.2 Суммарное парциальное давление трехатомных газов [1, п.7-35]

Р_п = r_п·Р = 0,2465·1 = 0,2465 бар.

10.26.3 Произведение

Р_п·S = 0,2465·0,143 = 0,03525 бар·м.

10.26.4 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

[1, номограмма 2]

k_г = 37 .

10.26.5 Суммарная оптическая толщина газового потока [1, п.7-36]

k·p·s = (k_г·r_п) ·p·s;

k·p·s = (37·0,2465)·0,1·0,143 = 0,13.

10.27 Степень черноты газового потока [1, п.7-35]

a = 1 – е^–kps;

а = 1 – 2,71^–0,13 = 0,122.

10.28 Температура загрязненной стенки трубы [1, п.8.04]

t_ст = t_ср + t_з, ^оС;

t_ст = 167,25 + 50 = 217,25 ^оС.

10.29 Коэффициент теплоотдачи излучением [1, номограмма 18]

10.29.1 значение коэффициента теплоотдачи без учета поправок

a_н = 62 ;

10.29.2 поправка на отсутствие золовых частиц в потоке газов

С_г = 0,96.

10.29.3 коэффициент теплоотдачи излучением в пучке труб

a_л = a_н·С_г·а , ;

a_л = 62·0,96 0,122 = 7,28 .

10.30 Коэффициент использования поверхности нагрева [1, п.7-41]

x=1.

10.31 Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке труб [1, п.7-08]

a₁ = x·(a_к + a_л), ;

a₁ = 1·(82,16 + 7,28) = 89,44 .

10.32 Коэффициент тепловой эффективности [1, таблица 7-5]

y = 0,85.

10.33 Коэффициент теплопередачи [1, п.7-08]

K = y·a₁, ;

K = 0,85·89,44 = 76 .

10.34 Тепло, воспринимаемое поверхностью экономайзера по уравнению теплопередачи [1, п.7-01]

10.35 Относительная невязка баланса [2, п.7.3]

Q = ;

dQ= .

Из решения видно, что невязка баланса экономайзера 79% значительно превышает допустимое значение . Тепловосприятие экономайзера с помощью поверхности теплообмена больше необходимого, т.е. требуемого для подогрева воды (определенное по уравнению теплового баланса). Поэтому нахожу необходимым уменьшить поверхность нагрева экономайзера (вводим конструктивное предложение).

10.51 Достаточная поверхность нагрева (п. 7.14):

;

.

10.52 Длина змеевика (п. 7.9):

.

10.53 Относительная невязка баланса:

;

Так как невязка баланса не превышает допустимого значения 2%, то расчет экономайзера считаем законченным [2, п.15.8].