2. Расчет водяного экономайзера

При установке только водяного экономайзера расчет водяного экономайзера проводим в такой последовательности:

1. По уравнению теплового баланса определяем количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов:

Q_б = φ · (I_ЭК’ – I_ЭК’’ + ∆α_ЭК · I_В^О) , кДж/м³;

где: φ – коэффициент сохранения теплоты, равен: φ = 0,975;

I_ЭК’ – энтальпия продуктов сгорания перед поверхностью нагрева, при температуре на выходе из конвективного пучка θ_КП’’ = θ_ЭК’ = 202,86 ^ОС, по табл. 2, равна: I_ЭК’ = 4355,73 кДж/м³;

I_ЭК’’ – энтальпия продуктов сгорания после поверхности нагрева, при предварительно принятой нами температуре уходящих газов θ_ЭК’’ = 180 ^ОС, по табл. 2, равна: I_ЭК’’ = 4079,32 кДж/м³;

∆α – присос воздуха в экономайзер, принимается по табл. 3,1 [7]: ∆α_ЭК = 0,1;

I_В^О – энтальпия теоретического количества воздуха, равна: I_ПРС^О = 492,286 кДж/м³;

Q_б = 0,975 · (4355,73 – 4079,32 + 0,1 · 492,286) = 317,5 кДж/м³;

2. Приравнивая теплоту, отданную продуктами сгорания, теплоте, воспринятой водой в водяном экономайзере, определяем энтальпию воды после водяного экономайзера, кДж/кг, по формуле:

где: D – паропроизводительность котла, кг/с, D = 1,81 кг/c;

В_Р – расчетный расход топлива, м³/с, равен: В_Р = 0,101 м³/с;

D_ПР – расход продувочной воды, определяется по формуле:

D_ПР = 0,2 · D , кг/c;

D_ПР = 0,2 · 1,81 = 0,362 кг/c;

Q_б – количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов, Q_б = 317,5 кДж/м³;

i_ЭК’ – энтальпия воды на входе в экономайзер, i_ЭК’ = 437 кДж/кг;

кДж/кг;

По найденной энтальпии воды I_ЭК’’ из таблиц для воды и водяного пара определяем температуру воды после экономайзера t_ЭК’’ , равная t_ЭК’’ = 107,71 ^ОС;

Т.к. полученная нами температура воды после экономайзера t_ЭК’’ оказалась более чем на 20 ^ОС ниже, то к установке принимаем чугунный водяной экономайзер.

3. Определяем температурный напор, по формуле:

, ^ОС;

где: ∆t_Б и ∆t_М – большая и меньшая разности температуры продуктов сгорания и температуры нагревания жидкости, определяются по формулам:

∆t_Б = θ_ЭК’ - t_ЭК’’ = 202,96 – 107,71 = 95,25 ^ОС;

∆t_М = t_УХ. – t_ПИТ = 180 – 104,2 = 75,8 ^ОС;

Получаем: ^ОС;

4. Определяем действительную скорость продуктов сгорания в экономайзере по формуле:

, м/с

где: В_Р – расчетный расход топлива, м³/с, равен: В_Р = 0,101 м³/с;

V_Г – объем продукта сгорания на 1 м³ газа, по табл. 1 при соответствующем коэффициенте избытка воздуха, V_Г = 16,404 м³/м³;

θ_ЭК – средняя расчетная температура продуктов сгорания в экономайзере, ^ОС, определяем по формуле:

, ^ОС;

^ОС;

F_ЭК – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, рассчитывается по формуле:

F_ЭК = z₁ · F_ТР

z₁ – число труб в ряду, для чугунных экономайзеров должно быть не менее 3 и не более 5, принимаем: z₁ = 5;

F_ТР – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания одной трубы, берется из табл. 6.3 [7], принимаем: F_ТР = 0,12 м²;

F_ЭК = 5 · 0,12 = 0,6 м²

м/с

5. Определяем коэффициент теплопередачи. Для чугунных экономайзеров коэффициент определяется по формуле:

, Вт/(м² · К);

где: К_Н – коэффициент, Вт/(м² · К), определяется по номограмме рис. 6.9 [7], для экономайзера ВТИ, при ω_Г = 4,7 м/с: К_Н = 15,33 Вт/(м² · К);

– коэффициент, определяется по номограмме рис. 6.9 [7], для экономайзера ВТИ, при θ_ЭК = 191,48 ^ОС: = 1,03;

Вт/(м² · К);

6. Определяем площадь поверхности нагрева водяного экономайзера по формуле:

, м²

где: В_Р – расчетный расход топлива, м³/с, равен: В_Р = 0,101 м³/с;

Q_б – количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов, Q_б = 317,5 кДж/м³;

К – коэффициент теплопередачи, К = 15,79 Вт/(м² · К);

∆t – температурный напор, ∆t = 85,25 ^ОС;

м²

7. Определяем общее число труб и число рядов по формулам:

n = H_ЭК / Н_ТР

m = n / z₁

где: Н_ЭК – площадь поверхности нагрева водяного экономайзера, равна: Н_ЭК = 23,82 м²;

Н_ТР – площадь поверхности нагрева одной трубы, равна: Н_ТР = 2,95 м²;

z₁ – принятое число труб в ряду: z₁ = 5;

n = 23,82 / 2,95 = 7,88 ≈ 8 шт.

m = 8 / 5 = 1,6 ≈ 2 шт.