5. Расчет водяного экономайзера

Водяные экономайзеры устанавливают для снижения температуры уходящих газов и предварительного подогрева питательной воды перед поступлением её в барабан котла.

Для котельных агрегатов, работающих с давлением до 25,5 атм устанавли­вают чугунные экономайзеры, составленные из отдельных типовых элемен­тов ребристых труб, соединенных между собой специальными фасонными частями-калачами.

Таблица 6.1

Основные характеристики ребристых труб экономайзера

Характеристика одного элемента (трубы)	Единица измерения	Экономайзер ВТИ
Длина	мм	1500	2000	2500	3000
Поверхность нагрева с газовой стороны Fтр	м^2	2,18	2,95	3,72	4,49
Живое сечение для прохода газов fтр	м^2	0,088	0,120	0,152	0,184
Вес одной трубы	кг	52,5	67,9	86,3	99,3
Число ребер	шт	63,8	85,0	105,3	137,5

Для расчета экономайзера известны энтальпия и температура газов на входе в экономайзер(из расчета воздухоподогревателя), а также энтальпия и температура газов на выходе из экономайзера.

Из расчета воздухоподогревателя t_вх= 333,5⁰C; I_вх=2450,3 ккал/кг;

I”=658,3 ккал/кг; t”= 145⁰C – температура уходящих газов.

Количество тепла, передаваемого газами в водяном экономай­зере, ккал/кг:

где φ - коэффициент сохранения тепла; I', I'' - энтальпия газов на входе и выходе из водяного экономайзера, ккал/кг; ∆α_вэ - величина присоса воздуха в водяном экономайзере (табл.1.2).

По величине _Qвэ находят энтальпию и температуру воды на выходе из водяного экономайзера, ккал/кг:

где i'_пв- энтальпия питательной воды на входе в экономайзер, i'_пв=115,3 ккал/кг; D – паропроизводительность котла, кг/ч.

Температуру воды на выходе t”_вэ = 170,5°C определяют по “ENEKcalc” при давлении, бар: Р=1,05·Р_б=1,05·22=23,1

Живое сечение для проходов газов, м²:

где f_тр - живое сечение для проходов газов одной трубы, м (табл. 6.1).

Средняя скорость газов, м/с:

где V_Г=13,4 – объем газов в водяном экономайзере; υ_ср – средняя температура в экономайзере, ⁰С.

где

Скорость воды в водяном экономайзере, м/сек:

где ν΄– удельный объем воды (м³/кг) при средней температуре (определяется по “ENEKcalc”); f_вэ - живое сечение для прохода воды, м²:

Основные величины, рекомендуемые при конструировании стальных водяных экономайзеров: принимаем d_нар = 30 мм; W_Г = 6-10 м/с; W_В= 1,0 м/с; S₁/d = 2,5; S₂/d = 1,5.

Коэффициенты теплопередачи для ребристых экономайзеров ВТИ находят по номограмме 12[5], ккал/м²ч⁰С:

Температурный напор в экономайзере определяется с учетом противоточного направления потоков газов и воды,:

333,5 150

170,5 115

Поверхность нагрева водяного экономайзера, м²:

Компоновка змеевиков в.э. производится в таком же порядке, что и при расчете пароперегревателя.

Общее число змеевиков в.э. определяется по уравнению неразрывности, шт:

где γ_В – удельный вес воды, кг/м³; W_В – скорость воды, м/с.

Длина одного змеевика определяется по наружному диаметру труб, м:

где – полное число труб экономайзера, включенных параллельно. При однорядном исполнении змеевиков в.э.Z_P=1.

Число петель, шт:

где а – длина пакета экономайзера (глубина опускной шахты), м.

Рис. 6.1 Эскиз водяного экономайзера