Тепловой расчет экономайзера

 

Водяной экономайзер предназначен для подогрева поступающей в котел питательной воды теплом уходящих из котла продуктов горения. Установка экономайзера снижает температуру уходящих газов, повышает к.п.д. котлоагрегата. Задачей теплового расчета экономайзера является определение его поверхности нагрева.

Тепловосприятие экономайзера определяется соотношением:

,                                       (3.2I)

где - коэффициент сохранения тепла.

Энтальпия питательной воды, выходящей из экономайзера, находится по формуле:

 кДж/кг.                      (3.22)

Если энтальпия воды после водяного экономайзера меньше энтальпии воды при температуре кипения, то экономайзер получается не кипящим. В этом случае температура воды после чугунного экономайзера должна быть на 30-50 ⁰С ниже температуры кипения воды в котле во избежание закипания воды в экономайзере.

Если энтальпия воды после экономайзера больше энтальпии воды при температуре кипения, то водяной экономайзер получается кипящим. В этом случае для установки применяются стальные змеевиковые экономайзеры.

После этого производится определение поверхности нагрева водяного экономайзера по формуле:

,                                 (3.23)

где   К_э - коэффициент теплопередачи в экономайзере, кВт/м²·К;

∆t _э - температурный напор в экономайзере, °С.

Температурный напор для противотока в экономайзере определяется из уравнения:

 °С,                                 (3.24)

где ∆t _б - разность температур теплообменивающихся сред на том конце поверхности нагрева, где она наибольшая, °С; ∆t _м - разность температур теплообменивающихся сред на том конце поверхности нагрева, где она наименьшая, °С.

В случае, если ∆t _б /∆t _м ≤1,7 температурный напор можно определить из выражения:

 °С.                                     (3.25)

Если степень паросодержания не более 30%, то температурный напор для экономайзеров рассчитывается по формуле (3.22),но вместо температуры воды на выходе из экономайзера в эту формулу подставляется условная температура воды:

 °С.                        (3.26)

где t _кип - температура кипения воды при давлении в котлоагрегате. °С; - количество тепла, затраченное в экономайзере на парообразование, кДж/кг.

После определения Н_э подбирается тип экономайзера по (16).

ПРИМЕР 3.2. Составить тепловой баланс, определить к.п.д. брутто и расход топлива котлоагрегата ДКВР-20-13 без установки и установкой экономайзера. Выбрать тип экономайзера. Топливом для котла является малосернистый мазут марки 100. При расчетах принять: q ₃ =1%, q ₄= 0, коэффициент теплопередачи в экономайзере К_э= 0,0152 кВт/м²·К..

Данные по расчету тепловой схемы котельной и расчету горения взять из примеров (3.1) и § 2.6.

Энтальпия холодного воздуха в котельной (формула (3.18)):

 кДж/кг.

Потери тепла с уходящими газами без экономайзера при α=α_ух-∆α_э (формула (3.17)):

%.

с установкой экономайзера при α=α_ух:

%.

Потери тепла в окружающую среду (рис. 3.1) соответственно без экономайзера и с экономайзером:

%; %.

К.п.д. брутто без экономайзера (формула 3.16):

 %,

с экономайзером:

 %.

Расход топлива котлоагрегатом без экономайзера (формула (3.19))

 кг/с.

Расчетный расход топлива без экономайзера, как следует из формулы (3.20) , совпадает с В_бэ

В_р,бэ=В_бэ= 0,389 кг/с.

Так как температура питательной воды за экономайзером  неизвестна, то расход топлива котлоагрегатом с установкой экономайзера можно определить только после определения тепловосприятия экономайзера. Затем из совместного решения уравнений (3.19), в котором полагают  (3.20) и (3.22) находят ; В, В_р.

Итак, тепловосприятие экономайзера (формула (3.21)):

кДж/кг.

Решая совместно (3.19), (3.20), (3.22) и, полагая в (3,19),  находим:

кДж/кг,

где d _пр , q ₄ ,  подставляются в относительных долях.

Этому значению энтальпии питательной воды за экономайзером соответствует температура:

 °С.

Расход топлива котлоагрегатом с установкой экономайзера с учетом, что  (формула (3.19)):

 кг/с.

 кг/с.

Так как температура питательной воды за экономайзером  °С ниже, чем температура насыщения t_s, равная 194 °С при давлении воды в котлоагрегате P ₁ =1,37 МПа, то экономайзер следует выбрать некипящим.

В силу того, что:

°С,

то закипания воды в экономайзере происходить не будет.

Найдем поверхность нагрева экономайзера. Для этого представим схему течения теплоносителей в нем. Обычно она противоточная, рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема течения теплоносителей

 в экономайзере.

 

Из рисунка следует:

 °С.

 °С.

Так как:

,

то для расчета среднего температурного напора следует воспользоваться формулой (3.24). Тогда:

 °С.

Поверхность нагрева экономайзера (формула (3.23)):

 м².

По таблицам (16) выбираем чугунный экономайзер ВЭ-IХ-16-П с поверхностью нагрева 646 м² . Число ходов по газу -1, число труб в ряду - 9, число рядов по ходу газов - 16, длина трубы - 3 м.

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: