3.5. Расчет водяного экономайзера

Водяные экономайзеры устанавливают для сниже­ния температуры уходящих газов, т.е. 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 ВТИ. Их собирают из отдельных ти­повых элементов – чугунных ребристых труб различной длины.

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.

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:

1. Температуру t_эк,°С, и энтальпию J_эк,кДж/кг (кДж/м³) дымовых газов на входе в экономай­зер принимают рав­ными значениям этих параметров на выходе из второго газохода конвективного пучка

.

2. Температуру и энтальпию,кДж/м³, дымовых газов на выходе из эконо­майзера принимают равными принятыми ранее при расчете потерь теплоты с уходящими газами темпера­туре и энтальпии уходящих газов

3. Определяют энтальпию присасываемого воздуха ∆I_в, кДж/м³:

где Δα_эк – присосы воздуха в экономайзер.

кДж/м³

4. Рассчитывают тепловосприятие экономайзера Q_, кДж/м³, по уравнению теплового баланса:

кДж/м³

5. Находят среднюю температуру дымовых га­зов t_ср,^ºС

^ºС

6. Энтальпию питательной воды на выходе из эконо­майзера i_вэ, кДж/кг, определяют из уравнения теплового ба­ланса экономайзера по воде:

где i_пв – энтальпия питательной воды на входе в экономайзер, кДж/кг; Д_пп, Д_нп – количество выработанного пара, со­ответственно перегретого и насыщенного, кг/ч, при­нимают согласно заданию; Д_пр – расход воды на продувку теплогенера­тора, кг/ч.

кДж/кг

Величину i_пв можно принять равной i_пв = 4,1868t_пв.

7. Температуру питательной воды t_вэ,°С, на вы­ходе из экономайзера определяют по энтальпии t_вэ. Величину t_вэ можно принять равной t_вэ = i_вэ/4,1868.

t_вэ =149,4 °С

8. Задаются числом труб n₁, шт., в горизонталь­ном ряду экономайзера и определяют скорость дымо­вых газов ω, м/с:

,

где В_р – расчетный расход топлива, м³/ч, V_дг – суммарный объем дымовых газов, м³/м³,; –площадь живого сечения для прохода про­дуктов сгорания (на одной трубе), м².

Число труб n₁ в одном ряду чугунного экономай­зера должно быть в пределах 3–10. 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 .

м/с

9. Определяют коэффициент теплопередачи К_эк, Вт/(м^2.К)

,

где к_н – номинальный коэффициент теплопередачи, Вт/(м^2.К), определяемый по скорости дымовых газов ω; с_t – поправка, определяемая по средней темпе­ратуре дымовых газов t_cp.

При отсутствии систематической обдувки коэффи­циент теплопередачи уменьшается на 20%.

10. Определяем наи­большую Δt_δ,°C, и наименьшую Δt_м,°С, разность темпе­ратур сред (дымовых газов и воды).

Δt_δ = 70 °C, Δt_м = 386 °С

11. Определяют средний температурный напор (при противотоке) Δt,ºС:

ºС

1

t,ºC

2. Определяют требуемую поверхность нагрева эко­номайзераН_эк, м²

м²

13. Вычисляют число рядов труб по ходу газов (число горизонтальных рядов) , шт.

где f_тр – поверхность нагрева одной трубы с га­зовой стороны, м².

шт