- •1. Общие указания
- •1.1. Назначение и состав методических указаний
- •1.2.Исходные данные
- •1.3.Состав теплового расчета теплогенератора
- •2 . Объем и оформление курсовой работы
- •3 . Теплота сгорания топлива
- •4.Выбор типа и основные характеристики топочного устройства
- •5.Выбор коэффициента избытка воздуха и присосов в газоходах теплогенератора
- •8. Энтальпии воздуха и продуктов сгорания
- •9. Тепловой баланс теплогенератора и расход топлива
- •10.Расчет теплообмена в топке
- •11. Расчет пароперегревателя
- •13.Расчет водяного экономайзера
- •14.Поверочный тепловой баланс теплогенератора.
13.Расчет водяного экономайзера
Водяные экономайзеры устанавливают для снижения температуры уходящих газов, то есть для повышения коэффициента полезного действия теплогенерирующей установки.
Водяные экономайзеры изготавливают чугунными и стальными.
Чугунные устанавливают за теплогенераторами, работающими при давлении пара до 2,5 МПа, а при большем давлении - стальные. В настоящее время изготовляют чугунные ребристые экономайзеры некипящего типа системы БТИ. Их собирают из отдельных типовых элементов - чугунных ребристых труб различной длины (рис. 13.1,табл.13.1).
Таблица 13.1
Конструктивные характеристики чугунных ребристых труб экономайзеров ВТИ [5]
Показатель |
Характеристика одной трубы | |||
Длина, мм |
1500 |
2000 |
2500 |
3000 |
Площадь поверхности нагрева с газовой стороны fтр, м2
|
2,18 |
2,95 |
3,72 |
4,49 |
Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания f’mp, м2 |
0,088 |
0,120 |
0,152 |
0,184 |
Как правило, заводы-изготовители производственно-отопительных теплогенераторов не проектируют водяных экономайзеров. Экономайзеры и проект их установки в котельной проектирует, как правило, та же организация, которая разрабатывает проект котельной в целом. В связи с этим, расчет водяного экономайзера производственно-отопительного теплогенератора выполняется конструктивным.
Скорость газов ω, м/с
Рис. 13.1. График для определения коэффициента теплопередачи чугунных экономайзеров ВТИ
(K =KнCt)
Экономайзеры бывают индивидуальные и групповые. К теплогенераторам производительностью 2,5 т/ч и выше устанавливают индивидуальные экономайзеры, которые присоединяют к газовому тракту теплогенератора без обводных каналов.
Конструктивный расчет водяного экономайзера ведут в следующей последовательности:
13.1. Температуру, °С и энтальпию, кДж/кг (кДж/м3) дымовых газов на входе в экономайзер принимают равными значениям этих параметров на выходе из второго газохода конвективного пучка
13.2. Температуру "С и энтальпию, кДж/кг (кДж/м3) дымовых газов на выходе из экономайзера принимают равными принятым ранее (см. п. 9.1) при расчете потерь теплоты с уходящими газами температуре и энтальпии уходящих газов
(13.1)
где
Δαэк - присосы воздуха в экономайзер, принимают по прил. 6.
Расшифровку остальных условных обозначений см. формулу (10.6).
13.4 Определяют тепловосприятие экономайзера по уравнению теплового баланса (12.1), кДж/кг (кДж/м3)
(13.2)
Коэффициент сохранения теплоты φ вычисляют по формуле (10.28).
13.5. Определяют среднюю температуру дымовых газов,0С
(13.3)
13.6. Энтальпию питательной воды на выходе из экономайзера определяют из уравнения теплового баланса экономайзера по воде, кДж/кг
(13.4)
где
iпв - энтальпия питательной воды на входе в экономайзер, кДж/кг;
Дпп, Днп - количество выработанного пара, соответственно перегретого и насыщенного, кг/ч, принимают согласно заданию;
Дпр - расход воды на продувку теплогенератора, кг/ч.
Значения iпв, Дпр принимают согласно п. 9.6.
Величину iпв можно принять равной iпв - 4,1868tпв.
13.7. Температуру питательной воды tвэ, °С на выходе из экономайзера определяют по энтальпии tВЭ из прил.10. Величину tВЭ должна быть меньше температуры насыщения, т. е. должно выполняться условие
(13.5)
Если это неравенство не соблюдается, то необходимо увеличить значения tyx и Iух.
13.8.Задаются числом труб n1, шт. в горизонтальном ряду экономайзера и определяют скорость дымовых газов ω, м/с
(13.6)
где
Вр - расчетный расход топлива, кг/ч (м3/ч) , см. п.9.7;
Vдг - суммарный объем дымовых газов, м3/кг (м3/м3),
берется из табл. 7.1;
- площадь живого сечения для прохода продуктов
сгорания (на одной трубе), м2, берется из табл.13.1.
Число труб n1 в одном ряду чугунного экономайзера должно быть в пределах от 3 до 10. Рекомендуемые значения ω находятся в пределах 6...9 м/с, но не должны быть менее 3 м/с. Если расчетное значение скорости дымовых газов выходит за указанные пределы, то ее необходимо пересчитать задаваясь новыми значениями n1 или
13.9. Определяют коэффициент теплопередачи, Вт/(м2.К)
(13.7)
где
Кн - номинальный коэффициент теплопередачи, Вт/(м2.К), определяемый по скорости дымовых газов ω;
Ct - поправка, определяемая по средней температуре дымовых газов tcp (см. п. 13.5)
Величины Кн и Ct находят по графику (рис. 13.1).
При отсутствии систематической обдувки коэффициент теплопередачи уменьшается на 20%. При сжигании мазута коэффициент теплопередачи снижается на 25%.
13.10. Строят график (рис. 13.2) распределения температур в экономайзере, по которому определяют наибольшую Δtδ, °C и наименьшую ΔtМ,°С разность температур сред {дымовых газов и воды).
Рис. 13.2. График распределения температур в экономайзере.
13.11. Определяют средний температурный напор {при противотоке), 0С
(13.8)
13.12.Определяют требуемую поверхность нагрева экономайзера, м2
(13,9)
13.13. Определяют число рядов труб по ходу газов (число горизонтальных рядов), шт.
(13.10.)
где
fTР - поверхность нагрева одной трубы с газовой стороны, м2, берется из табл. 13.1.
Для удобства обдувки экономайзер компонуется из секций. Один обдувочный аппарат может обслужить четыре ряда горизонтальных труб. В связи с этим средняя секция может состоять из восьми горизонтальных рядов, крайняя - из четырех. Для размещения обдувочных аппаратов между секциями оставляют разрывы высотой 680 мм.