9. Поверочно-конструкторский расчёт хвостовых поверхностей нагрева.

9.1. Расчёт водяного экономайзера.

9.1.1) С использованием ранее выполненных расчётов для теплового расчёта экономайзера составляют таблицу исходных данных:

Таблица 9.1.

Наименование величины	Обозначение	Единица	Величина
Температура газов до экономайзера	’’пе	С	630,378
Температура газов за экономайзером	’’эк	С	307,076
Температура питательной воды	tпв	С	150
Давление питательной воды перед экономайзером	Р’эк	кгс/см2	47,52
Энтальпия питательной воды	iпв	ккал/кг	151,552
Тепловосприятие по балансу	Qбек	ккал/кг	946,85
Средний объем газов при среднем избытке воздуха	Vг	м3/кг	8,728
Объемная доля водяных паров	rH20	-	0,0676
Суммарная объемная доля 3хатомных газов	rп	-	0,2085
Массовая концентрация золы в газоходе		кг/кг	0,01034

Примечание: Давление воды перед водяным экономайзером для паровых котлов среднего давления принимают Р_эк = 1,08Р_б=1,0844=47,52 кгс/см².

2. Предварительно определяют тип водяного экономайзера (кипящий или некипящий) по значению энтальпии рабочей среды за экономайзером:

Энтальпию и температуру воды после водяного экономайзера определяют из уравнения теплового баланса по рабочему телу (воде):

Где D_эк – пропуск воды через экономайзер, кг/ч; при поверхностных пароохладителяхD_эк =D_пе =D;

i_эк – энтальпия воды после водяного экономайзера, ккал/кг;i_эк – энтальпия воды перед водяным экономайзером, ккал/кг.

При указанной схеме включения пароохладителя:

По i_эк = 161 ккал/кг и Р_эк = 47,5 кгс/см²находим иt_эк = 164,52⁰С;

По i_эк = 264,9 ккал/кг и Р_б = 44 кгс/см²находим иt_эк = 254,85⁰С;

Т.к i’’_эк <i_н., значит экономайзер некипящего типа.

2. По чертежам парового котла составляем эскиз экономайзера в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 125, на котором указывают все конструктивные размеры.

По чертежам и эскизу заполняем таблицу:

Конструктивные размеры экономайзера

Таблица 9.2.

Наименование величины	Обозначение	Единица	Величина
Наружный диаметр труб	d	м	0,028
Внутренний диаметр труб	dвн	м	0,022
Число труб в ряду	Z1	шт.	17
Число рядов походу газов	Z2	шт.	56
Поперечный шаг труб	S1	м	0,07
Продольный шаг труб	S2	м	0,05
Относительный поперечный шаг труб	S1/d	-	2,5
Относительный продольный шаг труб	S2/d	-	1,7857
Расположение труб	-	-	Шахматное
Характер взаимного движения сред	-	-	Противоток
Длина горизонтальной части петли змеевиков	l1	м	5,12
Длина проекции одного ряда труб на горизонтальную плоскость сечения	lпр	м	5,2
Длина трубы змеевика	l	м	147,6
Поверхность нагрева ЭКО по чертежу	Hэк.ч.	м2	441,445
Глубина газохода	a	м	1,24
Ширина газохода	b	м	5,7
Площадь живого сечения для прохода газов	Fг	м2	4,59
Средняя эффективная толщина излучающего слоя	S	м	0,118
Суммарная глубина газовых объемов до пучков	lоб	м	2,32
Суммарная глубина пучков труб	ln	м	2,4
Количество змеевиков, включенных параллельно по воде	m	шт.	34
Живое сечение для прохода воды	f	м2	0,0129

2. Площадь живого сечения для прохода газов в экономайзере при поперечном омывании его газами определяют по формуле:

где l_пр– длина проекции ряда труб на плоскость сечения, м;

Площадь живого сечения для прохода воды:

Поверхность нагрева экономайзера:

Где l– длина змеевика, определяемая с использованием длины горизонтальной части змеевика (l₁):

Средняя эффективная толщина излучающего слоя:

2. Коэффициент теплопередачи для экономайзера в целом определяют по средним значениям необходимых величин.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определяют по формуле:

Где _к—коэффициент теплоотдачи конвекцией;_л—коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке;= 1;

Для определения _к—коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитаем среднюю скорость газового потока:

Скорость газов на входе в экономайзер:

Скорость воды на входе в экономайзер:

При поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме 13[3]:

_н=74 ккал/м²ч^оС; добавочные коэффициенты: С_z=1; С_ф=0,94; С_s=1;

_к =_нС_zС_фС_s = 7410,941 = 69,56 ккал/м²ч^оС;

Для нахождения _лиспользуем номограмму 19 и степень черноты продуктов горения ‘a’:

Для не запылённой поверхности , где р = 1кгс/ см²;r_n=0,2085; р_nS=r_nS= 0,20850,118 = 0,024603;

По номограмме находим k_г= 4;k_зл= 10,8;

Для пользования номограммой необходимо знать температуру загрязнённой стенки рассчитываемой поверхности нагрева:

t_з= 0,5(t_эк +t_эк ) + (4060) = 0,5(164,52+254,85) + 50 = 259,685^оС

По номограмме находим _н=46,67 ккал/м²ч^оС;_л =_на =46,670,105588=

= 4,93 ккал/м²ч^оС;

При расчёте экономайзера на величину _л необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма, свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:

Где Т_к -- температура газов в объёме камеры, (К);l_об иl_п -- соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка, м; А – коэффициент: при сжигании каменных углей А=0,4

2. Температурный напор:

температурный напор с достаточной точностью можно найти как:

2. Определим рассчётную поверхность:

Невязка:

Невязка > 2%  вносим конструктивные изменения.

2. Найдем требуемую длину змеевика:

Следовательно принимаем Z₂^Кравное 56, то естьZ₂^{1 ряда}=28,Z₂^{2 ряда}=28,Высота пакета водяного экономайзера:

> 1,5 м, поэтому экономайзер компонуют из нескольких пакетов, высота каждого из которыхдолжна быть не более 1,5 м по условиям эксплуатации и ремонта.

Число пакетов: ; принимаем n=2. Расстояние между пакетами принимаем 0,5м. Выбираем 2 пакета по 28 рядов.

Высота:

h^п_эк= (z_2k– 1)S₂=(28-1)0,05=1,35 м,

Высота экономайзера:

h_эк=nh^п_эк + 0,5(n– 1 ) = 21,35 + 0,51 = 3,2 м.

Расчёт закончен.