2.4. Тепловий розрахунок економайзера

Розрахунку теплообміну в економайзері повинне передувати конструктивне і компонувальне опрацьовування поверхні. По заводських кресленнях котлоагрегата, перевірочний розрахунок якого виконується, необхідно визначити конструктивні характеристики економайзера і результати звести в таблицю. Визначити тип економайзера.

На підставі заводських креслень представити на окремому листі в масштабі I:50 компонувальний ескіз водяного економайзера, що розраховується котлоагрегата. На ескізі повинні бути вказані напрями руху середовищ.

Для розрахунку економайзера необхідно оріентивно задатися двома значеннями температур газів на виході з економайзера, але більш низькими, чим температура газів на вході до нього. Далі по цим значенням слід виконати два паралельних розрахунки. Якщо, в результаті розрахунків вийде рівняння Q_б = Q_Т при одній із температур, тоді ця температура і буде температурою газів на виході з економайзера. В іншому випадку слід знайти температуру графічно, побудувавши графік, подібний графіку на мал.2.5. Якщо прямі Q_б і Q_Т не перетенуться в проміжку обраного інтервалу температур, тоді необхідно задатися новими температурами і повторити розрахунок.

По знайденій температурі газів за економайзером визначається значення теплосприймання в економайзері за рівнянням теплового балансу.

Таблиця 2.12.-Конструктивні характеристики водяного економайзера

Найменування величини	Позначення	Од. вимірювання	Числові значення
Зовнішній діаметр і товщина труб	dз×S	мм
Число колонок	-	шт
Довжина труби ряду	l	м
Кількість труб в ряду	Z1	шт
Кількість паралельно включених труб	z	шт
Розташування труб (шахове, коридорне)
Кількість рядів по групам		шт
Кількість груп у колонках		шт
Загальне число труб	n	шт
Поперечний шаг труб	S1	мм
Глибина газоходу	a	м
Ширина газоходу	b	м
Поздовжній шаг труб	S2	мм
Характер омивання труб димовими газами (поперечний, подовжній)
Площина живого перетину для проходу газів ab-z1ldз	Fе	м2
Площина живого перетину для проходу води	fe	м2
Поверхня нагріву nπdзl	He	м2

Швидкість димових газів знаходиться для між трубних проміжків ( в ряді труб) за розмірами газоходу економайзера (для встановлення в конвективній шахті – за її розмірами в світлі а і b) з рахунком загромадження газоходу трубами (z, d_з, l), тобто

(2.25)

де V_Г – об’єм газів, який визначається за середнім значенням коефіцієнта надлишку повітря в газоході, м³/кг (м³/м³);

F_e – площа живого перетину для проходу газів, визначається як різниця між повною площею поперечного перетину газоходу в світлі, що проходить через осі поперечного ряду труб і частиною цієї площі, зайнятої трубами; для поперечний омиваних гладкотрубних пучків

F_e= ab-z₁ld_з (2.26)

де а і b – розміри газоходу в розрахунковому перетині, м;

Z₁ – число труб в ряді, шт.

Розрахункова швидкість води визначається за формулою

(2.27)

де Д – витрата води, кг/с;

υ – питомий об’єм води, визначений за тиском і температурою за допомогою таблиць термодинамічних властивостей води, м³/кг;

f_ж – площа живого перетину для проходу води, визначена за формулою

(2.28)

де z – число паралельно включених труб, шт.

При номінальному навантаженні швидкість води в економайзері не повинна бути менше 0,3 м/с, а в «киплячому» - не менше 1 м/с. Для видалення повітря з води, що нагрівається в економайзері, вона повинна переміщатися від низу до верху. Рух газів йде за принципом протитечії.

При установці водяних економайзерів "некиплячого" типа, підігріваючих живильну воду, необхідно забезпечити її незакипання, тобто дотримувати умову

t_з-t_е≥40°С (2.30)

де t_з – температура насиченого пару, відповідна тиску пара в котлі °С.

Теплосприймання у водяному економайзері визначається по рівняннях теплового балансу і теплопередачі, також як і в газоходах котла.

Температура води на виході із економайзера знаходиться з рівняння теплового балансу для граючої води

(2.31)

де D_e – кількість води, яка проходе через економайзер, кг/с;

t_e – температура води на вході в економайзер, задається з вихідних даних для виконання проекту, °С;

С_Н2О – теплоємність води, кДж/кг.к

Середній температурний напір в економайзері визначається за формулою для протитечії

(2.32)

де t_cp – середня температура води в економайзері, °С

Коефіцієнт теплопередачі в економайзері визначається графічно при υ_ср=0,5(υ_е+υ_ср).

Результати розрахунків повинні виконуватися у вигляді таблиці (табл..2.13). Потім, на окремому аркуші показати графік зміни температур теплообмінюючих середовищ вздовж поверхні економайзера з вказаними значеннями температур.