Задача 4. Тепловой расчёт экономайзера

Змеевиковый экономайзер парового котла предназначен для подогрева питательной воды в количестве от температуры до . Вода движется верх по трубам диаметром . Коэффициент теплопроводности материала стенки . Средняя скорость движения воды .

Дымовые газы ( ) движутся сверху вниз в межтрубном пространстве со средней скоростью в узком сечении трубного пучка . Расход газов . Температура газов на входе в экономайзер , на выходе (одна из четырех температур неизвестна). Задано расположение труб в пучке (шахматное или коридорное) и относительные шаги: поперечный и продольный . Со стороны газов поверхность труб покрыта слоем сажи толщиной , со стороны воды – слоем накипи толщиной . Коэффициенты теплопроводности принять: для сажи , для накипи

Определить поверхность нагрева, количество и длину отдельных секций (змеевиков)

Схема движения теплоносителей в экономайзере

Расположение труб коридорное

Определяем диаметры труб с учетом загрязнения ее накипью с внутренней стороны и сажей с наружной стороны:

1.Определение количества передаваемой теплоты:

Средняя температура воды

2.

Принимаем теплоемкость газа

Средняя температура газа

3.Выбор теплофизических характеристик теплоносителей

Для воды при

Для газа при

4.Определение среднего температурного напора

Определяем среднеарифметическое значение температурного напора

5.Расчет коэффициента теплопередачи

Число Рейнольдса для дымовых газов

-смешанный режим движения

Определим число Нуссельта

Так как температура стенки не известна, то принимаем

Плотность теплового потока, передаваемого излучением, определяется:

Рассчитаем среднюю длину пути луча

По номограммам определяем степени черноты двуокиси углерода и водяного пара:

- по температуре газов

- по температуре стенки

По номограмме определяем поправочный коэффициент на парциальное давление для водяного пара:

Суммарная степень черноты газовой смеси:

Число Рейнольдса для водяного пара

- турбулентный режим движения

Определим число Нуссельта

При этой температуре

Линейный коэффициент теплопередачи

Уточняем значения температуры стенки

Пересчитаем

При температуре

от предыдущего значения отличается не более чем на , не пересчитываем

Уточняем значения температуры стенки:

6.Определение поверхности теплообмена

Общая длина труб теплообмена:

Поверхность теплообмена:

Количество параллельно включенных труб:

Определим длину отдельных секций:

Рис. 4. Степень черноты двуокиси углерода

Рис. 5. Степень черноты водяного пара

Рис.6. Поправочный коэффициент на

Литература

1. Е.И. Казанцев. Промышленные печи.
Справочное руководство для расчётов и проектирования.
Москва, «Металлургия», 1975г.

2. Е.А. Краснощёков, А.С.Сукомел. Задачник по теплопередаче.
Москва, «Энергия», 1980г.

3. Ривкин С.Л.,Александров А.А.
Термодинамические своиства воды и водяного пара: Справочник.
Москва, «Энергоатомиздат», 1984г.