9. Поверочно-конструкторский расчет хвостовых поверхностей нагрева.

9.1. Расчет водного экономайзера.

Таблица 11. Исходные данные для теплового расчета экономайзера.

Наименование величин	Обозначение	Размерность	Величина
Температура газов до экономайзера		°С	637,21
Температура газов за экономайзером		°С	313,16
Температура питательной воды		°С	150
Давление питательной воды перед экономайзером		кгс/см2	48,6
Энтальпия питательной воды		ккал/кг	151,6
Тепловосприятие по балансу		ккал/кг	754,19
Объемы газов при среднем избытке воздуха		м3/кг	6,5212
Объемная доля водяных паров		-	0,08741
Объемная доля трехатомных газов		-	0,13954
Концентрация золы в газоходе		кг/кг	0,0279

Давление воды перед водяным экономайзером для паровых котлов среднего давления принимают .

Предварительно определяем тип водяного экономайзера (кипящий или некипящий) по значению энтальпии рабочей среды за экономайзером . Энтальпию и температуру воды после водяного экономайзера определяем из уравнения теплового баланса по рабочему телу (воде):

где – пропуск воды через экономайзер (при поверхностных пароохладителях);

–энтальпия воды после водяного экономайзера;

–энтальпия воды перед водяным экономайзером.

При указанной схеме включения пароохладителя:

Энтальпия воды за экономайзером:

По инаходим°С.

По инаходим°С.

Т.к. , значит экономайзер кипящего типа.

По чертежам парового котла составляем эскиз экономайзера в двух проекциях , на котором указываем все конструктивные размеры.

Рис. 8. Эскиз водяного экономайзера.

Таблица 12. Конструктивные размеры и характеристики экономайзера.

Наименование величин	Обозначение	Размерность	Величина
Наружный диаметр труб	d	м	0,032
Внутренний диаметр труб		м	0,026
Количество труб в ряду		шт	19
Количество рядов труб по ходу газов		шт	52
Шаг труб: поперечный		м	0,1
Шаг труб: продольный		м	0,053
Относительный шаг труб: поперечный		-	3,125
Относительный шаг труб: продольный		-	1,719
Расположение труб змеевика	-	-	Шахматное
Характер взаимного течения	-	-	Противоток
Длина горизонтальной части петли змеевика		м	6,49
Длина проекции одного ряда труб на горизонтальную плоскость сечения		м	6,6
Длина трубы змеевика	l	м	172,9
Поверхность нагрева ЭКО (по чертежу)		м2	660,51
Глубина газохода	a	м	2
Ширина газохода	b	м	6,7
Площадь живого сечения для прохода газов		м2	9,3872
Средняя эффективная толщина излучающего слоя	S	м	0,161
Глубина газового объема до пучка		м	3,4
Глубина пучка		м	2,695
Количество змеевиков, включенных параллельно по пару	m	шт	38
Живое сечение для прохода пара	f	м2	0,0202

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

Площадь живого сечения для прохода воды:

Поверхность нагрева экономайзера определяем по формуле:

где l – длина змеевика, определяемая с использованием длины горизонтальной части змеевика:

При сжигании твердых топлив проверяют скорость продуктов горения на входе в экономайзер, которая не должна превышать максимально допустимых значений скорости газов на входе в экономайзер по условиям абразивного износа труб. Скорость газов на входе в экономайзер определяем по формуле:

где – объем газов за пароперегревателем при.

Скорость газов не превышает максимально допустимого значения.

Скорость воды на входе в водяной экономайзер:

где – удельный объем питательной воды на входе в экономайзер прии°С.

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

При сжигании твердых топлив и шахматном расположении труб коэффициент теплопередачи определяют как:

Иначе коэффициент теплопередачи для экономайзера в целом определяют по средним значениям необходимых величин:

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определяем по формуле:

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией;– коэффициент теплоотдачи излучением газового объема в трубном пучке;– коэффициент тепловой эффективности поверхности.

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

Коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесенный к полной расчетной поверхности, определяем по номограмме , также находим добавочные коэффициенты:.

Для нахождения используем номограмму и степень черноты продуктов горения:

Для незапыленной поверхности , где.

По номограмме находим .

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

где °С.

По номограмме находим , и добавочный коэффициент.

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

где и– соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объема до пучка;

(при сжигании каменного угля);

–температура газов в объеме камеры:

Определяем коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:

Коэффициент загрязнения определяем по формуле:

где – исходный коэффициент загрязнения;

–поправка на диаметр;

–поправка на фракционный состав зоны;

–поправка на эксплуатационные условия.

Коэффициент теплопередачи:

Температурный напор:

Т.к. , то:

Определим расчетную поверхность:

Невязка:

Невязка более двух процентов следовательно вносим конструктивные изменения.

Найдем требуемую длину змеевика:

Следовательно принимаем .

Высота пакет водяного экономайзера:

Т.к. м, то экономайзер компонуем из нескольких пакетов высотой.

Число пакетов:

принимаем .

Высота газохода:

Расчет водяного экономайзера закончен.