Расчет водяного экономайзера I ступени

Исходные данные:

– поверхность нагрева – =940м²;

– продольный и поперечный шаги – =105мм;=75 мм;

– наружный диаметр труб – =38 мм;

– проходное сечение для продуктов сгорания – =17 м²;

– шахматное расположение труб;

– температура питательной воды ==187°С;

– энтальпия питательной воды =798,88 кДж/кг;

– давление питательной воды = 11,5 МПа;

– величина непрерывной продувки =3%;

– температура дымовых газов на выходе из водяного экономайзера ==236°С;

– энтальпия дымовых газов=2136 кДж/кг;

– расход продувочной воды = 1,917 кг/с (стр. 11[3]).

Температурой питательной воды () на выходе из водяного экономайзера I ступени задаёмся равной 224°С. Энтальпия воды =962,45 кДж/кг (таблицаXXIII [1]).

Количество теплоты, воспринятое водой в водяном экономайзере

; (118)

=662 кДж/кг. (119)

Теплота, отданная газами воде

, (120)

где - энтальпия, определяемая по температуре присасываемого воздуха.

Для =30 °С по таблице 2 находится =201,6 кДж/кг.

На рисунке 4 приведена схема водяного экономайзера I ступени.

Р и с. 4 Расчетная схема водяного

экономайзера первой ступени

Из равенства уравнений (118) и (120) рассчитывается энтальпия продуктов сгорания

кДж/кг. (121)

По энтальпии продуктов сгорания по таблице 2 находится температуру продуктов сгорания на входе в водяной экономайзер, (= 430 °С).

Водяной экономайзер представляет собой теплообменник, выполненный по противоточной схеме движения греющей и обогреваемой сред.

Для нахождения температурного напора определяется разность температур сред на концах поверхностей нагрева

=430-224=206°С; (122)

=236-187= 49 °С. (123)

При таком условии температурный напор в водяном экономайзере I ступени рассчитывается по формуле

; (124)

=109 °С. (125)

Средняя температура стенки трубы водяного экономайзера

+ 25 = (224 + 187)/2 + 25 = 243,5 °С. (126)

Коэффициент теплоотдачи продуктов сгорания

, (127)

где – коэффициент теплоотдачи. Определяется по рисунку П5, получается=38 Вт/(м²К);

–степень черноты газового потока, который определяется по суммарной оптической толщине продуктов сгорания (рисунок П7).

Эффективная толщина излучающего слоя.

Для = 38 мм,= 105 мм и = 75 мм получается

; (128)

0,2 м, (130)

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

– коэффициент ослабления лучей золовыми частицами принимается равным нулю (п. 7-36 [1]);

0,2490,10,2=0,005 (131)

По рисунку П2 =47 1/(м МПа)^-1.

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания

; (132)

0,234. (133)

Коэффициент теплового излучения газовой среды определяется по рисунку П7.

=0,22. (134)

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания

Вт/м²К. (135)

Скорость газов в водяном экономайзере

; (136)

; (137)

= 328,5 °С; (138)

=7,66 м/с. (139)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности

, (140)

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией. Определяется по рисунку П6.

Для =38 мм и=7,66 м/с, получается

=78 Вт/(м²К); (141)

Относительные продольные и поперечные шаги труб

, . (142)

При

, , (143)

получаем:

–поправка на влияние физических параметров среды, (=1);

–поправка на число поперечных рядов по ходу газов (=1);

–поправка на компоновку пучка (=99).

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

Вт/(м²К). (144)

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

, (145)

=1 по пункту 7-08 [1].

77,22+8,36=85,58 Вт/(м²К). (146)

Коэффициент теплопередачи через стенку

; (147)

- определяем по таблице П2 (=0,65);

= Вт/(м²К). (148)

Тепло, воспринятое воздухоподогревателем I ступени по условию теплопередачи

; (149)

=653,5 кДж/кг. (150)

Проверка правильности выполненного расчета осуществляется по соотношению

; (151)

. (152)

Расчет окончен.