Поверочно-конструкторский расчет хвостовых поверхностей нагрева

Целью поверочно-конструкторского расчёта водяного экономайзера и воздушного подогревателя является определение их расчетных поверхностей нагрева при известных тепловосприятиях, конструктивных размерах и характеристиках. Тепловосприятие пароперегревателя определено ранее, конструктивные размеры и характеристики поверхности заданы чертежом. Решением уравнения теплопередачи определим требуемые (расчётные) величины поверхности нагрева экономайзера и воздухоподогревателя, сравним их с заданными по чертежу и примем решение о внесении конструктивных изменений в поверхности нагрева.

Расчет водяного экономайзера.

С использованием ране выполненных расчетов для теплового расчета экономайзера составим таблицу исходных данных:

Таблица исходных данных для

теплового расчета экономайзера Таблица 9

Наименование величины	Обозначение	ед. изм.	Величина
Температура газов до экономайзера
Температура газов за экономайзером
Температура питательной воды
Давление питательной воды перед экономайзером
Энтальпия питательной воды
Тепловосприятие по балансу
Объем газов при
Объемная доля водяных паров		-
Суммарная объемная доля трехатомных газов		-
Массовая концентрация золы в газоходе

Энтальпию и температуру воды за водяным экономайзером определяют из уравнения теплового баланса по рабочему телу:

Где - расход воды через экономайзер, кг/ч; при поверхностных пароохладителях, включенных по воде до водяного экономайзера ;

- энтальпия воды перед экономайзером.

Найдем температуры воды перед экономайзером линейной интерполяцией

Энтальпия воды за экономайзером:

Найдем температуры воды за экономайзером линейной интерполяцией

Т.к. энтальпия воды за экономайзером меньше энтальпии воды в состоянии насыщения (при ): , то , а значит рассчитываемый экономайзер является некипящего типа.

По чертежам парового котла составим эскиз пароперегревателя в двух проекциях и схему движения пара(рис.4). На эскизе укажем конструктивные размеры поверхности.По чертежам и эскизу заполняем таблицу:

Конструктивные размеры и характеристики экономайзера Таблица 9

Наименование величин	Обозначение	Ед. изм.	Величина
Наружный диаметр труб	d	м	0,032
Внутренний диаметр труб	dвн	м	0,026
Число труб в ряду	z1	шт.
Число рядов по ходу газов	z2	шт.
Средний поперечный шаг труб		м	0,080
Средний продольный шаг труб		м	0,060
Средний относительный поперечный шаг	S1/d	-	2,5
Средний относительный продольный шаг	S2/d	-	1,875
Расположение труб (шахматное или коридорное)	-	шахматное
Характер взаимного движения сред	-	смешанное
Длина горизонтальной части петли змеевиков (от гиба до гиба)		м	4,028
Длина проекции одного ряда труб на горизонтальную плоскость сечения		м	4,18
Длина трубы змеевика	l	м
Поверхность нагрева ЭКО		м2
Глубина газохода	а	м	1,26
Ширина газохода	b	м	4,4
Площадь живого сечения для прохода газов		м2
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м
Суммарная глубина газовых объемов до пучков	lоб	м	3,03
Суммарная глубина пучков труб	lп	м	1,8
Кол-во змеевиков, включенных параллельно по воде	m	шт.
Живое сечение для прохода воды	f	м2	0,017

Поперечный шаг (в ряду) труб и продольный шаг для всего экономайзера одинаков.

Определим площадь живого сечения для прохода газов в экономайзере при поперечном омывание его газами:

Определим площадь живого сечения для прохода воды:

Рассчитаем скорость газов на входе в экономайзер:

Где – объем газов при

Рассчитаем скорость воды на входе в водяной экономайзер:!

Где – удельный объем питательной воды на входе в экономайзер при и при

Определим поверхность нагрева экономайзера:

Где - длина змеевика, определяемая с использованием длины горизонтальной части одной петли

Найдем коэффициент теплопередачи при шахматном расположении труб в экономайзере по уравнению:

где -коэффициент теплоотдачи от газов к стенке;

- коэффициент тепловой эффективности экономайзера;

Определим коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:

где a_к- коэффициент теплоотдачи конвекцией; a_л - коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; x = 1;

Коэффициент теплоотдачи конвекцией a_к определяем по номограмме предварительно рассчитываем скорость газов в экономайзере:

Рассчитаем среднюю температуру газов экономайзера:

Рассчитаем коэффициент теплоотдачи конвекцией a_к:

Найдем по номограмме:

Коэффициент теплоотдачи конвекцией при : a_н =49, ккал/(м²*ч*⁰С);

Поправку на число рядов труб по ходу газов при относительном шаге труб(поперек движения газов) : ;

Поправку на изменение физических свойств среды при и r_H2O=0,116:

Поправку на компоновку трубного пучка при и при относительном шаге труб(вдоль движения газов) : .

Определим коэффициент теплоотдачи излучением с необходимыми поправками связанными с наличием газового объема свободного от труб перед экономайзером и между отдельными пакетами экономайзера:

Где А- коэффициент равный при сжигании мазута А=0,3

- температура газов в объеме камеры;

Определим коэффициент теплоотдачи излучением a_л:

Рассчитаем степень черноты потока :

где к*р*S - суммарная оптическая толщина газового потока (не запыленного):

, , ,

→ по номограмме

Определим толщину излучающего слоя:

Примем температуру загрязненной стенки экономайзера, необходимой для определения по номограмме коэффициента теплоотдачи:

Определим по номограмме коэффициент теплоотдачи излучением и при и : a_н=48,7 и

Определим температурный напор для экономайзера:

Где

Определим расчетную поверхность пароперегревателя по уравнению теплопередачи:

Определим невязку между полученным значением расчетной поверхности экономайзера и заданной (определенной по чертежу):

Соответственно необходимо определить:

Требуемую длину змеевика :

Требуемое число рядов :

Поскольку к каждому коллектору подсоединены два ряда труб ( в сдвоенной петле будет 4 ряда), для выполнения этого условия конструктивное число рядов должно быть кратно 4. Тогда .

Высоту водяного экономайзера определим по формуле:

Высота водяного экономайзера , соответственно компонуется из нескольких пакетов высотой по условиям эксплуатации и ремонта. Тогда число пакетов экономайзера:

Примем расстояние между пакетами 0,5 м. Тогда минимальная высота газохода для размещения экономайзера составит:

Где – высота пакета экономайзера; – число рядов в пакете высотой не более 1,5 м ( ). Т.к. кратно 4соответсвенно вход и выход в экономайзер выполняется с одной стороны газахода.