6.3. Расчет контактного экономайзера

Задан состав газа, т. е. объемы продуктов сгорания и теплота сгорания: . Рассчитывают теоретический объем сухих газов и при известном коэффициенте избытка воздуха массовое количество сухих продуктов сгорания . При известном содержании водяных паров в продуктах сгорания определяют исходное влагосодержание в продуктах сгорания

(88)

и при известной температуре продуктов сгорания t_г их энтальпию I_г, кДж/кг:

. (89)

Задаются температурой уходящих из контактного экономайзера газов t_ух и, считая, что водяные пары находятся в состоянии насыщения, по таблицам воды и водяного пара определяют соответствующее парциальное давление насыщенных водяных паров. При определенном таким образом давлении насыщения P_н рассчитывают влагосодержание в продуктах сгорания уходящих из контактного экономайзера

(90)

и энтальпию продуктов сгорания I_ух, кДж/кг:

. (91)

При известном расходе топлива на котел B массовый расход продуктов сгорания составит , тогда количество теплоты, отданное газами в контактной насадке, может быть рассчитано как

. (92)

То же самое количество теплоты передано циркулирующей с расходом М_ц в контактном экономайзере воде:

, (93)

где t_м и t_ор – температура мокрого термометра, до которой подогревается вода в контактной насадке, и температура орошающей воды, до которой она остывает, отдавая теплоту трубчатому теплообменнику; с_в  массовая теплоемкость воды.

Уравнение теплопередачи для процесса теплообмена в контактной насадке имеет традиционный вид

, (94)

где  – коэффициент теплоотдачи в насадке, Вт/(м²К); F_н – площадь поверхности теплообмена насадки, м²; S – удельная поверхность (для колец Рашига м²/м³), м²/м³; V – объем насадки, м³; ∆t – температурный напор в насадке: , где и .

Коэффициент теплоотдачи рассчитывается по следующим выражениям [11]: при соотношении , гдеq_ж – плотность орошения (отношение расхода циркулирующей воды к площади свободного сечения аппарата); при .

То же самое количество теплоты передается нагреваемой воде

, (95)

где М_в  расход подогреваемой воды, кг/с; t'_в, t''_в – температура воды на входе и на выходе из поверхностного теплообменника, ºС.

Требуемая поверхность теплообменника для подогрева воды находится из уравнения теплопередачи

, (96)

где k_п – коэффициент теплопередачи к поверхностному теплообменнику, Вт/(м²К); F_п – площадь поверхности теплообмена, м²; ∆t_п – температурный напор: , где и .

При конденсации водяных паров расчет КПД следует проводить на высшую теплоту сгорания, с учетом теплоты конденсации водяных паров. Теплота конденсации водяных паров рассчитывается по выражению (87), тогда высшая теплота сгорания определится как , а выражение для потери теплоты с уходящими газами будет иметь следующий вид:

, (97)

где G_св  массовое количество сухого воздуха, рассчитанное на один кубометр топлива, кг/м³; I_св  энтальпия сухого воздуха, рассчитанная на 1 килограмм сухого воздуха, кДж/кг.