13.Расчет водяного экономайзера

Водяные экономайзеры устанавливают для сниже­ния температуры уходящих газов, то есть 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 БТИ. Их собирают из отдельных типовых элементов - чугунных ребристых труб различной длины (рис. 13.1,табл.13.1).

Таблица 13.1

Конструктивные характеристики чугунных ребристых труб экономайзеров ВТИ [5]

Показатель	Характеристика одной трубы
Длина, мм	1500	2000	2500	3000
Площадь поверхности нагрева с газовой стороны fтр, м2	2,18	2,95	3,72	4,49
Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания f’mp, м2	0,088	0,120	0,152	0,184

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.

Скорость газов ω, м/с

Рис. 13.1. График для определения коэффициента теплопередачи чугунных экономайзеров ВТИ

(K =K_нC_t)

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:

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

13.2. Температуру "С и энтальпию, кДж/кг (кДж/м³) дымовых газов на выходе из экономайзера принимают равными принятым ранее (см. п. 9.1) при расчете потерь теплоты с уходящими газами температуре и энтальпии уходящих газов

(13.1)

где

Δα_эк - присосы воздуха в экономайзер, принимают по прил. 6.

Расшифровку остальных условных обозначений см. формулу (10.6).

13.4 Определяют тепловосприятие экономайзера по уравнению теплового баланса (12.1), кДж/кг (кДж/м³)

(13.2)

Коэффициент сохранения теплоты φ вычисляют по форму­ле (10.28).

13.5. Определяют среднюю температуру дымовых газов,⁰С

(13.3)

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

(13.4)

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.

Значения i_пв, Д_пр принимают согласно п. 9.6.

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

13.7. Температуру питательной воды t_вэ, °С на выходе из экономайзера определяют по энтальпии t_ВЭ из прил.10. Величину t_ВЭ должна быть меньше температуры на­сыщения, т. е. должно выполняться условие

(13.5)

Если это неравенство не соблюдается, то необходимо увеличить значения t_yx и I_ух.

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

(13.6)

где

В_р - расчетный расход топлива, кг/ч (м³/ч) , см. п.9.7;

V_дг - суммарный объем дымовых газов, м³/кг (м³/м³),

берется из табл. 7.1;

- площадь живого сечения для прохода продуктов

сгорания (на одной трубе), м², берется из табл.13.1.

Число труб n₁ в одном ряду чугунного экономай­зера должно быть в пределах от 3 до 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

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

(13.7)

где

К_н - номинальный коэффициент теплопередачи, Вт/(м^2.К), определяемый по скорости дымовых газов ω;

C_t - поправка, определяемая по средней температуре дымовых газов t_cp (см. п. 13.5)

Величины К_н и C_t находят по графику (рис. 13.1).

При отсутствии систематической обдувки коэффи­циент теплопередачи уменьшается на 20%. При сжигании мазута коэффициент теплопередачи снижается на 25%.

13.10. Строят график (рис. 13.2) распределения температур в экономайзере, по которому определяют наи­большую Δt_δ, °C и наименьшую Δt_М,°С разность темпе­ратур сред {дымовых газов и воды).

Рис. 13.2. График распределения температур в эконо­майзере.

13.11. Определяют средний температурный напор {при противотоке), ⁰С

(13.8)

13.12.Определяют требуемую поверхность нагрева эко­номайзера, м²

(13,9)

13.13. Определяют число рядов труб по ходу газов (число горизонтальных рядов), шт.

(13.10.)

где

f_TР - поверхность нагрева одной трубы с газовой стороны, м², берется из табл. 13.1.

Для удобства обдувки экономайзер компонуется из секций. Один обдувочный аппарат может обслужить четыре ряда горизонтальных труб. В связи с этим средняя секция может состоять из восьми горизонталь­ных рядов, крайняя - из четырех. Для размещения обдувочных аппаратов между секциями оставляют разрывы высотой 680 мм.