8.2 Расчет второй по ходу воды ступени экономайзера
Рисунок 8.2. Схема второй ступени водяного экономайзера
Экономайзер выполнен в виде змеевиков из гладких труб с наружным диаметром 32 мм и толщиной стенки 3 мм (сталь 20). Змеевики двухрядные, расположены параллельно фронту котла. Движение противоточное, омывание газами – поперечное.
1) Известные параметры:
– вход воды:
– выход воды:
Тепловосприятие
ступени:
Расход воды:
2) Средний расход дымовых газов:
где
3) Примем скорость движения дымовых газов:
4) Площадь проходного сечения для газов:
5) Число труб в ряду:
где a и b – глубина и ширина газохода соответственно, м; a=7,29 м, b=1,9 м.
– длина пакета
экономайзера, м;
Диаметр труб: dн=0,032м, σ=0,003 м, dвн=0,026 м.
Округляем: z1=24.
Поперечный шаг:
6) Площадь сечения для прохода воды:
где zр – число рядов труб, выходящих из одного коллектора; zр=2, т.к. пучок шахматный;
zс – число потоков воды в экономайзере; zс=1;
n – число параллельно включенных труб.
7) Скорость движения воды в экономайзере:
где
– средний удельный объем воды при
и
Принимаю относительный
продольный шаг:
8) Коэффициент теплопередачи и температурный напор во второй ступени экономайзера:
где Cd=0,77;
Cфр – поправка на фракционный состав золы; Сфр=1 – для всех углей.
– исходный
коэффициент загрязнения, (м2·К)/Вт;
[2, стр.80];
– поправка,
зависящая от температуры газов, типа
поверхности и сорта сжигаемого топлива,
(м2·К)/Вт;
[2, стр.56].
1. Найдем коэффициент теплоотдачи от газов конвекцией:
[2,
стр. 65].
2. Коэффициент теплоотдачи от газов излучением:
Температура золовых
отложений:
Эффективная толщина излучающего слоя:
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами:
Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания:
[2,
стр. 76].
Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом излучения газового объема, расположенного перед рассчитываемой поверхностью:
lп=1 м;
lоб=2,6 м;
Tk=912,4 K.
Коэффициент теплопередачи:
9) Составим схему движения теплоносителей и рассчитаем температурный напор:
Рисунок 8.3. Температурный напор во второй ступени экономайзера
10) Площадь поверхности теплообмена:
11) Длина одного змеевика экономайзера:
12) Число петель:
Округлим:
13) Уточним площадь поверхности теплообмена:
14) Тепловосприятие ступени:
15) Несходимость тепловосприятий:
расчет выполнен
верно.
16) Полная высота второй ступени экономайзера:
где
– шаг одной петли экономайзера.
Высота ступени не превышает предельно допустимые 1500 мм. Разрыв между второй ступенью экономайзера и второй ступенью воздухоподогревателя составляет 800 мм.
8.3 Расчет второй по ходу воздуха ступени воздухоподогревателя
Рисунок 8.4. Схема второй ступени воздухоподогревателя
Воздухоподогреватель рекуперативный. Изготовлен из труб диаметром 40 мм с толщиной стенки 1,5 мм (сталь 20).
1) Известные параметры:
– воздух:
– дымовые газы:
Тепловосприятие
ступени:
2) Компоновка воздухоподогревателя:
dн=0,040 м; σ=0,0015 м; dвн=0,037 м.
Глубина газохода a=7,29 м; ширина b=2 м.
Число потоков воздуха zпот=1.
Число труб в ряду
поперек ходу воздуха:
Примем z1=102.
Число труб в ряду
вдоль хода воздуха:
Примем z2=50.
Уточним шаги труб:
Принимаем высоту проходного сечения для воздуха (высоту хода): hх=1,6 м.
3) Средний расход газов:
4) Площадь сечения для прохода газов:
5) Скорость газов:
6) Средний расход воздуха:
где
– коэффициент избытка воздуха во второй
ступени воздухоподогревателя;
7) Площадь сечения для прохода воздуха:
8) Скорость воздуха:
9) Коэффициент теплопередачи:
1. Коэффициент теплоотдачи от газов конвекцией:
где
– поправка на относительную длину,
которая вводится, если hх/dвн<50.
hх/dвн=43,2.
Для вторых ступеней воздухоподогревателя температура стенки принимается равной полусумме температур газов и воздуха [2, стр. 75].
Средняя температура
стенки воздухоподогревателя:
[2, стр. 67].
2. Коэффициент теплоотдачи от газов излучением:
Средняя температура
газов:
Эффективная толщина излучающего слоя:
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами:
Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания:
Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом излучения газового объема, расположенного перед рассчитываемой поверхностью:
lп=1,6 м;
lоб=1,2 м;
Tk=716,8 K.
3. Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к воздуху:
Поперечное омывание
шахматного гладкого пучка воздухом
[2, стр. 64].
[2,
стр. 65].
Коэффициент теплопередачи:
10) Рассчитаем температурный напор:
Движение теплоносителей – перекрестное.
где
– коэффициент перехода от противоточной
схемы к сложной, определяемый по
номограмме [2, рис 5.17]. Для нахождения
необходимо вычислить два безразмерных
параметра:
(двукратный
перекрест).
– температурный
напор для противоточной схемы.
Рисунок 8.5. Противоток во второй ступени воздухоподогревателя
11) Площадь поверхности теплообмена:
12) Найдем высоту трубной поверхности по среднему диаметру труб:
13) Уточним число ходов по воздуху:
Округлим:
14) Уточним высоту хода:
15) Уточним площадь сечения для прохода воздуха:
16) Уточним скорость воздуха:
Несходимость
скоростей воздуха:
,
поэтому оставляем ранее найденный
коэффициент теплопередачи и уточняем
тепловосприятие ступени.
17) Уточним площадь поверхности теплообмена:
18) Уточним тепловосприятие ступени:
19) Несходимость тепловосприятий:
20) Высота ступени воздухоподогревателя:
Разрыва во второй ступени воздухоподогревателя нет.