5 Расчет водяного экономайзера
Экономайзеры- это хвостовые поверхности, которые устанавливаются после котельного агрегата для снижения температуры уходящих газов на выбросе газов в дымовую трубу и подогрева питательной воды. Котлы типа КЕ и ДЕ комплектуются блочными чугунными водяными экономайзерами с металлической обшивкой. В котельных установках с водогрейными котлами экономайзеры могут устанавливаться или нет, т.е. в блоке они не приходят. В блок паровых котельных агрегатов, как правило, входят котлы, экономайзеры, вентиляторы (дутьевые, дымососы).
Конструктивно водяные экономайзеры могут быть одноколонковыми и двухколонковыми. Двухколонковые устанавливают, если есть ограничения по высоте помещения. По материалу экономайзеры бывают чугунные и стальные.
К основным характеристикам экономайзера относятся:
а) поверхность
нагрева,
,
м2;
б) число труб в горизонтальном ряду;
в) количество колонок;
г) количество вертикальных рядов;
д) длина трубок.
Проверяем условия надежности работы водяного экономайзера, которым укомплектован котел.
1) Определяем энтальпию питательной воды на выходе из водяного экономайзера:
,
кДж/кг.
Теплосодержание
питательной воды
(кДж/кг)
принимается по [1, с.181, табл. XXIV]по
величине температуры питательной воды
согласно заданию.
2) Из условия
теплового баланса водяного экономайзера
находим
изменение теплосодержания питательной
воды в экономайзере:
,
кДж/кг.
Расход питательной воды через экономайзер:
,
кг/ч.
принимают из табл.3 теплового баланса котельного агрегата, – из расчета распределения тепла по поверхностям нагрева.
3) Проверяем условие надежности работы водяного экономайзера системы ВТИ некипящего типа:
где
–
температура питательной воды на выходе
из экономайзера, принимается по
[1,
с.181, табл. XXIV].
– температура
насыщения при давлении пара в барабане,
принимается из приложения 11.
Принимают экономайзер, выписывают характеристики (приложение 15). Приводят эскизы общего вида и деталей экономайзера в объеме, предусмотренном заданием. Пример оформления эскизов приведен на рис.5 а, б, в.
Рис.5а – Экономайзер ВТИ
Р
ис.5б
– Компоновка экономайзера в кирпичной
обмуровке
П
роводят
конструкторский расчет водяного
экономайзера. Результаты расчета заносят
в табл.4.
Табл. 4
№ п.п. |
Рассчитываемая величина |
Обозначение |
Размерность |
Формула или обоснование |
Значение |
1. |
Температура газов перед экономайзером |
|
|
Из характеристик котла |
|
2. |
Энтальпия газов перед экономайзером |
|
кДж/ кг (кДж/м3) |
Табл.2 теплосодержаний |
|
3. |
Температура уходящих газов |
|
|
Тепловой баланс кот.агр. |
|
4. |
Энтальпия уходящих газов |
|
кДж/ кг (кДж/м3) |
Табл.2 теплосодержаний |
|
5. |
Расход питательной воды через экономайзер |
|
кг/ч |
Dпв= Dн.п. ·103 + +Dн.п.·103·Рs/100
|
|
6. |
Тепловосприятие экономайзера по уравнению теплового баланса |
|
ккал/ч, КДж/ч |
= |
|
7. |
Температура питательной воды |
|
|
По заданию |
|
8. |
Энтальпия питательной воды |
|
ккал/ кг |
i'пв в соотв. с tпв , по табл. XXIV [1] |
|
9. |
Энтальпия воды на выходе из экономайзера |
|
ккал/ кг |
i"пв= i'пв+ ∆ iпв |
|
10. |
Температура воды на выходе из экономайзера |
|
|
Табл. XXIV [1] |
|
11. |
Скорость дымовых газов в водяном экономайзере |
|
м/c |
мазут) = 7 10 м/с (тв. топливо) |
|
12. |
Объем дымовых газов |
|
|
Табл. 1 расчета |
|
13. |
Средняя температура газов в экономайзере |
|
|
= |
|
14. |
Сечение для прохода дымовых газов |
F |
|
F=
|
|
15. |
Длина ребристой трубы Экономайзера ВТИ |
l |
м |
По характеристике экономайзера табл. 5 |
|
16. |
Живое сечение для прохода газов одной трубы |
F’ |
|
По характеристике экономайзера табл. 5 |
|
17. |
Число труб в горизонтальном ряду |
|
шт. |
= F/F’ |
|
18. |
Действительная скорость газов |
|
м/c |
|
|
19. |
Коэффициент теплопередачи |
k |
Вт/(м2К) |
Рис. 6 расчета экономайзера |
|
20. |
Средний логарифмический температурный напор |
|
|
= ∆tб = - ∆tм = - |
|
21. |
Полная поверхность нагрева водяного экономайзера |
H |
|
H
= |
|
22. |
Поверхность нагрева одной трубы |
H’ |
|
По характеристике экономайзера табл. 5 |
|
23. |
Число вертикальных рядов труб |
|
шт. |
=
|
|
24. |
Действительная поверхность нагрева водяного экономайзера |
|
|
= |
|
25. |
Тепловосприятие водяного экономайзера по уравнению теплообмена |
|
кДж/ч |
=
|
|
26. |
Отношение |
/ |
% |
|
|
27. |
Невязка |
|
% |
|
|
=
11
15
м/с (газ,
Примечание:
расхождение
и
должно
находиться в пределах
2%.
Если расхождение больше 2%, то нужно
изменить
в
пределах
10оС.
При подборе экономайзера рекомендуется
использовать типовую компоновку.
Рис.6 – Коэффициент теплопередачи чугунных ребристых экономайзеров
Табл.5
Характеристики экономайзеров
Характеристики одной трубы |
Экономайзер ВТИ |
ЦККБ |
||||
Длина, мм |
1500 |
2000 |
2500 |
3000 |
1990 |
|
Поверхность нагрева с газовой стороны, м2 |
2,18 |
2,95 |
3,72 |
4,49 |
5,50 |
|
Живое сечение для прохода газов, м2 |
0,088 |
0,120 |
0,152 |
0,184 |
0,21 |
|
Число ребер на трубе, шт |
55 |
75 |
95 |
115 |
|
|
Масса одной трубы, кг |
52,2 |
67,9 |
83,6 |
99,3 |
|
|