3.4 Аэродинамическое сопротивление водяного экономайзера.

Стальной змеевиковый экономайзер представляют собой пучок труб, набранный из стальных змеевиков диаметром 28 или 32 мм, со стенками толщиной 3 или 4 мм. Дымовые газы поперечно омывают змеевики. Расположение змеевиков может быть коридорным и шахматным.

Количество труб в поперечном сечении Z1 = 74 , а по ходу дымовых газов Z2 = 74. Расположены они соответственно на расстоянии S1 = 70 мм и S2 = 40 мм. Диаметр труб 32 мм. Высота труб 4500 мм.

Размеры экономайзера:

ширина b = (Z1 + 1) ∙ S1 = 75 ∙ 70 = 5250 мм;

длина l = (Z2 + 1) ∙ S2 = 75 ∙ 40 = 3000 мм.

Сопротивление шахматного пучка труб находиться по формуле:

1 = S1 / Z1 = 70 / 32 = 2,19;

S'2 = 0,25 ∙ 70² + 40² = 53,151 мм;

ϕ= (S1 – d) / (S'2 – d) = ( 70 – 32) /( 53,151 – 32)= 1,8;

Сопротивление шахматного пучка труб, при 1  1 и 1,7  φ 6,5 рассчитывается по формуле: ∆h = Cd ∙ Cs ∙ ∆hгр ∙ (Z2+1), мм. вод. ст.;

При d = 32 мм Cd = 1,005;

1 = 2,19; 2 = 40 / 32 = 1,25  Cs = 1,07 [2, с.13].

Средняя температура дымовых газов в пароперегревателе:

п/п = ½ ∙ (725 + 515) = 620°С;

Средний объём дымовых газов в водяном экономайзере:

Vух = ½ ∙ ( 5,8+ 6,8) = 6,3 м³/с;

Объём дымовых газов в экономайзере:

Vд.г. = 13650 ∙ 6,3∙ (273 + 620) / 273 = 281295 м³/ч,

Площадь сечения, по которому движется дымовые газы в экономайзере:

F = h∙( b – Z1 ∙d) = 4,5 ∙ (5,25 – 74 ∙ 0,032) = 12,969 м²;

Тогда скорость дымовых газов в экономайзере равна:

W =281295/ 3600∙12,969 =6,024 м/с.

По скорости 6,024 м/с и средней температуре 620°С определяем ∆hгр:

∆hгр = 0,31 мм. вод. ст.

Сопротивление экономайзера:

∆h = 1,005 ∙1,07 ∙ 0,32 ∙ (74+1) = 25,808 мм. вод. ст. = 253,18 Па.

3.5 Аэродинамическое сопротивление воздухоподогревателя.

Сопротивлением воздухоподогревателя складывается из сопротивления трения в трубах и сопротивления входа в трубы и выхода из них. Параметры воздухоподогревателя берутся из воздушного тракта котлоагрегата: Размеры воздухоподогревателя: h = 2500мм, b = 4000 мм, l = 4000 мм.

Диаметр и толщина труб: d = 40 мм; S = 3 мм;

Количество труб: Z1 = 49; Z2 = 79

Расстояние между осями труб: S1 = 80мм; S2 = 50 мм;

Средняя температура дымовых газов в воздухоподогревателе:

п/п = ½ ∙ (515 + 130) = 322,5°С;

Средний объём дымовых газов, уходящих из воздухоподогревателя:

Vух = ½ ∙ (6,8 + 7,8) = 7,3 м³/с;

Объём дымовых газов в воздухоподогревателе:

Vд.г. = 13650 ∙ 7,3∙ (273 + 322,5) / 273 = 217357,5м³/ч,

Площадь сечения, по которому движется дымовые газы в воздухоподогревателе:

F = ¼ ∙ π(d – 2S)² ∙ Z1 ∙ Z2 = ¼ ∙ π ∙(0,04 - 2∙ 0,003)² ∙ 49 ∙ 79 = 3,515 м²;

Скорость движения дымовых газов в воздухоподогревателе:

W = 217357,5/ 3600∙3,515 = 17,176м/с.

Сопротивление трения в трубах рассчитывается по формуле:

∆h = ∆hгр ∙ Сш ∙ l, [2,188], где

∆hгр – зависит от средней температуры потока и от скорости потока, мм, вод. ст./м;

∆hгр = 11 мм. вод. ст.

Сш – поправочный коэффициент на шероховатость; Сш = 0,92

l – общая длина труб, м

∆h = 11 ∙ 0,92 ∙ 2,5 = 25,3 мм. вод. ст. = 248,193Па.

Сопротивление при входе в трубы и при выходе из них вычисляется по формуле:

∆hизм = m ∙ (ξвх + ξвых ) ∙ ½ ∙W² , где [2,29]

m – количество последовательно расположенных по ходу газа отдельных кубов, m = 1;

ξвх и ξвых коэффициенты входа и выхода определяются в зависимости от отношения суммарной площади живого сечения труб к площади живого сечения газохода до и после воздухоподогревателя.

Fм / Fб =( π(d – 2S)²/ 4∙b∙l )∙Z₁∙Z₂=( 3,515 / 4∙4∙4)∙49∙79 = 0,22  ξвх = 0,38 ξвых = 0,69

Плотность дымовых газов в воздухоподогревателе:

 = 1,32 ∙ 273 / (273 + 322,5) = 0,458 кг/м³;

Динамический напор:

½ ∙W² = ½ ∙ 0,458 ∙ 17,176² =67,56 Па

Тогда ∆hизм = 1∙(0,38 + 0,69) ∙ 67,56= 72,2892Па.

В итоге сопротивление воздухоподогревателя равно:

∆Р=248,193+ 72,2892= 320,482Па.