Материал: Тепловой расчет теплогенераторов методические указания к проведению практических занятий и выполнению курсового проекта. Курносов А.Т., Китаев Д.Н

при давлении до 24 ата, устанавливаются блочные чугунные экономайзеры ВТИ с оребренными трубами.

Воздухоподогреватели, как и водяные экономайзеры, являются хвостовыми поверхностями нагрева котлоагрегата и применяются при сжигании высоковлажных твердых топлив, особенно в котельных при камерном сжигании пылевидного топлива.

Для этих дополнительных элементов котлоагрегата проводится конструктивный расчет, позволяющий увязать их габариты с размерами котла.

В котлах ДЕ, КЕ, ДКВР в 9 из 10 случаев устанавливаются водяные экономайзеры, а на долю пароперегревателей и воздухонагревателей приходится всего 1 случай.

2.1. Конструктивный расчет водяного экономайзера

Методика и алгоритм конструктивного расчета приведены в [6, с. 43-46]. Они достаточно просты и предусматривают следующий порядок расчета.

Так как конструкция чугунных экономайзеров стандартна и заводы выпускают их в виде блоков со стандартной поверхностью нагрева, то основные геометрические размеры известны: диаметр труб dнэк /dвнэк , их длина llmp, площадь поверхности нагрева одной трубы HImp и площадь живого сечения для прохода дымовых газов Flmp в зависимости от l1тр.

Также известна температура продуктов сгорания на входе и выходе из эко-

где р — величина продувки, %; Ср.в. — удельная теплоемкость питательной воды, ккал/(кг·град); Дк – паропроизводительность котла (см. задание на курсовое проектирование), т/ч.

В первом приближении величину продувки можно принять равной 3 – 5 %. Температура на выходе из экономайзера должна быть на 15 – 20 °С ниже тем-

тельной воды на входе в экономайзер либо увеличить расход воды через эконо-

15

майзер, нагревая часть ее, например, для горячего водоснабжения.

Скорость дымовых газов в загроможденном сечении газохода экономайзера принимается в пределах Wэк =6 – 9 м/с. Исходя из этого, находится площадь живого сечения для прохода дымовых газов в межтрубном пространстве:

где tэкср 0,5(tкп" tух ) - средняя температура продуктов сгорания в эконо-

майзере;Vэк - удельный объем дымовых газов в газоходе экономайзера (принимается из распечатки ЭВМ), м3 /кг.

По графикам [5] определяется коэффициент теплопередачи кэк по принятой скорости Wэк и средней температуре дымовых газов. Из таблицы одновременно принимается длина трубы экономайзера l и стандартные F1эк и Н1тр . Как пра-

вило, для котлоагрегатов малой паропроизводительности: при Dк<6,5 т/ч длина трубы принимается равной lэк=1,5 2м, а при Dк=10 25 т/ч lэк =2,5 3 м.

Температурный напор в экономайзере определяется по формуле:

где tпвср 0,5(tпв' t"пв )- средняя температура питательной воды в экономайзере.

Конвективная поверхность теплообмена в экономайзере рассчитывается из уравнения теплопередачи

Так как известна площадь поверхности теплообмена одной оребренной трубы H1mp, то определяется общее число труб экономайзера:

Оребренные трубы экономайзера размещаются в горизонтальной плоскости. Продукты сгорания перемещаются сверху вниз, а питательная вода противотоком движется снизу вверх. Для котлоагрегатов с Дк < 65 т/ч устанавливается экономайзер одноходовой по газу. При компоновке труб экономайзера необходимо предусмотреть на каждые четыре ряда труб установку одного обдувочного устройства, устанавливаемого в строительном проеме экономайзера между блоками труб.

Число труб в горизонтальном ряду определяется по формуле:

Тогда число труб в вертикальном ряду будет равно

16

Нэк

Взаключение студент выполняет чертеж экономайзера в разрезе, прообразом которого может быть экономайзер, приведенный в [5, с. 125].

В[6] приведены программы расчета водяного экономайзера на ЭВМ.

2.2.Конструктивный расчет пароперегревателя

Вкотлах типа ДЕ, КЕ, ДКВР применяют конвективные пароперегреватели, располагаемые по ходу газов в начале первого газохода. Компонуются змеевики пароперегревателей этих котлов на месте частично удаляемых (заглушённых) труб первого кипятильного пучка. Пароперегреватель состоит из параллельно включенных стальных змеевиков с трубами диаметром dпп =32 3 мм,

расположение труб - вертикальное, коридорное.

Методика и блок - схема алгоритма конструктивного расчета пароперегревателя приведены в [6, с. 37-43], а программа расчета в [6, с. 148-149].

Расчет пароперегревателя начинают с определения его тепловосприятия:

где inn ,iнп - энтальпия перегретого и насыщенного пара, определяемая по термодинамическим таблицам водяного пара [1]. Причем величина inn находится при средних значениях температуры и давления перегретого пара:

где Рпп Р6 (1 2) ата.

Площадь поперечного сечения для прохода пара вычисляется по формуле

где Wnn - скорость пара в змеевиках пароперегревателя, задается в преде-

лах 15-20 м/с; Vnnср f (Рпарср ,tпарср ) - вычисляется по термодинамическим таблицам водяного пара [1].

Из уравнения теплового баланса рассчитывают энтальпию дымовых газов

17

за пароперегревателем:

где Inn' - энтальпия дымовых газов перед пароперегревателем, которая на-

ходится по tnn' t"nn из It – диаграммы при пп .

Также из It – диаграммы находится температура газов за пароперегревате-

лем t"nn по значению Iпп'' . Тогда средняя температура газов в газоходе пароперегревателя будет равна

Число труб пароперегревателя в ряду Z1пп и труб кипятильного пучка Z1кп , a также количество рядов Z2пп , находят по конструктивным характеристикам пароперегревателя из чертежа котельного агрегата. Тогда площадь живого сечения для прохода дымовых газов находится по геометрическим параметрам пароперегревателя:

где аэкв, b - соответственно высота и ширина газохода; lпп – средняя длина труб пароперегревателя.

Скорость дымовых газов в этом газоходе вычисляется по формуле

Коэффициент теплоотдачи конвекцией к от газов к стенке трубы при поперечном остывании каждого пучка находят по номограмме 12 [1].

Лучистая составляющая теплоотдачи л от газов к стенке определяется по номограмме [5, с. 103]. С этой целью предварительно определяется температура загрязненной стенки пароперегревателя

где t - принимается по формуле (1.30), a S - по формуле (1.35). Необходимые для расчета л другие величины определяются аналогично

вычислениям, представленным в разделе поверочного расчета кипятильных пучков.

Суммарный коэффициент теплоотдачи от газов к стенкам пароперегревателя 1 вычисляется по формуле (1.36).

Коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки трубы пароперегревателя к пару 2 рассчитывается по [5, с. 118].

18

Коэффициент теплопередачи пароперегревателя будет равен

2.3. Конструктивный расчет воздухоподогревателя

В современных котлах большой производительности применяют трубчатые воздухоподогреватели с шахматным расположением труб диаметром dвп=32-42 мм и длиной lвп=3800 мм. Дымовые газы проходят внутри труб сверху вниз, а воздух перемещается горизонтально в межтрубном пространстве. Рекомендуемые поперечный S1 и продольный S2 межтрубные шаги соответст-

венно равны: S1 (1,35 1,5)dвп ; S2 1,05dвп .

Методика и блок-схема алгоритма конструктивного расчета воздухоподогревателя приведены в [6, с. 46-54], а программа расчета в [6, с. 153].

Исходными данными для конструктивного расчета воздухоподогревателя также являются:

- температура дымовых газов на входе и выходе и воздухоподогревателя

(они соответственно равны t2''кп и tух);

-температура холодного воздуха tхв = 30 °С;

-скорости соответственно дымовых газов внутри труб Wвпг = 10 16 м/с и

Методика расчета воздухоподогревателя приведена ниже.

19