9. Поверочно-конструкторский расчёт хвостовых поверхностей нагрева.

Рис.7. Общая компоновка хвостовых поверхностей нагрева

9.1. Расчёт водяного экономайзера.

Рис.8. Эскиз 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	583,576
Температура газов за экономайзером	’’эк	С	300
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	Qбпе	ккал/кг	1290,264
Средний объем газов при среднем избытке воздуха	Vг	м3/кг	12,9907
Объемная доля водяных паров	Гн2о	-	0,11808
Суммарная объемная доля 3хатомных газов	rп	-	0,2397

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.

9.1.2) 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 пароохладителях D_эк = =D_пе =D=75т/ч;

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 = 161,552 ккал/кг и Р_эк = 47,52 кгс/см² находим и t_эк = 159,7568 ⁰С;

По i_эк = 253,1101 ккал/кг и Р_б = 44 кгс/см² находим и t_эк = 244,57 ⁰С;

Т.к i’’_эк <i‘, то t_эк^’’ <t_н =255 ⁰С, значит экономайзер некипящего типа.

9.1.3)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	0,032
Внутренний диаметр труб	dвн	м	0,026
Число труб в ряду	Z1	шт.	25
Число рядов походу газов	Z2	шт.	34
Поперечный шаг труб	S1	м	0,075
Продольный шаг труб	S2	м	0,055
Относительный поперечный шаг труб	S1/d	-	2,34
Относительный продольный шаг труб	S2/d	-	1,72
Расположение труб	-	-	Шахматное
Характер взаимного движения сред	-	-	Противоток
Длина горизонтальной части петли змеевиков	l1	м	5,8
Длина проекции одного ряда труб на горизонтальную плоскость сечения	lпр	м	5,91
Длина трубы змеевика	L	м	101,363
Поверхность нагрева ЭКО по чертежу	Hэк.ч.	м2	509,247
Глубина газохода	а	м	1,9
Ширина газохода	B	м	6,15
Площадь живого сечения для прохода газов	Fг	м2	6,957
Средняя эффективная толщина излучающего слоя	S	м	0,119
Суммарная глубина газовых объемов до пучков	lоб	м	3,6
Суммарная глубина пучков труб	ln	м	1,7
Количество змеевиков, включенных параллельно по воде	M	шт.	50
Живое сечение для прохода воды	F	м2	0,02653

9.1.4)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:

Скорость воды на входе в водяной экономайзер:

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

где  = 0,7 – коэффициент тепловой эффективности.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определяют по формуле:

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

Средняя температура газов .

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

где υ=(583,576+300)/2=441,778 ℃

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

_н=68 ккал/м²ч^оС; добавочные коэффициенты: С_z=1; С_ф=1; С_s=1; 

_к = _нС_zС_фС_s = 68111 =68 ккал/м²ч^оС;

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

Для незапылённой поверхности kpS = k_гr_nSp, где р = 1кгс/ см²; r_n=0,2397;

По номограмме находим С_г=0,95 ккал/м²ч^оС;

По номограмме находим k_г = 4,3; kрS = (k_гr_n)рS = 4,30,239710,119 = 0,1126; 

_л = _наС_г =450,10650,95 = 4,4517 ккал/м²ч^оС;

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

T_з = 0,5(t_эк + t_эк ) + (4060) = 0,5(159,756+244,57) + 50 = 252,163 ^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 и l_п - соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка, м;

А – коэффициент: при сжигании мазута А=0,3;

9.1.4)Температурный напор:

t_б = _пе – t^’’_эк = 583,576 – 244,57 = 337,006^оС;

t_м = _эк - t_эк =300 – 159,7568 = 140,243^оС;

температурный напор:

t = (t_б - t_м)/ 2,3ln(t_б/t_м) = (339,006-140,243)/2,31∙lg(339,006/140,243) = 224,464 ^оС;

9.1.5)Определим расчётную поверхность:

Невязка > 2%  вносим конструктивные изменения.

9.1.6) Найдем требуемую длину змеевика:

Следовательно принимаем Z₂^р равное 40, то есть Z₂^{1 ряда} =20, Z₂^{2 ряда} =20.

Высота пакета экономайзера:

h_эк = (z₂^к – 1)  S₂ = (40 – 1)  0,055 = 2,145 м > 1,5 м 

экономайзер нужно скомпоновать из нескольких пакетов. Выбираем 2 пакета по 20 рядов.

Высота одного пакета:

h^п_эк = (z₂^к – 1) S₂ =(20-1)∙0,055=1,045 м;

Расчёт закончен.