Основи розрахунку контактних теплообмінних апаратів

Основними цілями теплових розрахунків контактних економайзерів є визначення:

) теплопродуктивності економайзерів по заданим витраті і параметрам продуктів згоряння на вході і виході з економайзера;

) параметрів відхідних газів за заданими теплопродуктивністю економайзера, витраті і параметрами продуктів згоряння на вході до нього, витраті і температурі води;

) витрати підігрівної води та її кінцевої температури;

) об’єму контактної камери, вибору типу і розмірів насадки;

) розмірів корпусу економайзера, підвідних і відвідних газоходів, типу димососа;

) економічного ефекту від установки економайзера, і зокрема економії палива і збільшення коефіцієнта використання палива.

Теплопродуктивність економайзера, / , обчислюється за формулою:

 

,                                    (4.1)

 

де k - коефіцієнт теплопередачі від гріючого теплоносія до нагрівного;- площа поверхні насадки в одиниці об'єму, / ;

-середня температура гріючого теплоносія в теплообміннику, ;

- середня температура нагрівного теплоносія в теплообміннику, .

Середня температура гріючого теплоносія в контактному економайзері визначається як середньоарифметична півсума температур гріючого теплоносія на вході і виході з контактного економайзера, , за формулою:

 

,                                         (4.2)

 

Середня температура нагрівного зрошуваного теплоносія в контактному економайзері знаходиться як середньоарифметична півсума температур нагрівного теплоносія на вході і виході з контактного економайзера, , за формулою:

 

,                                          (4.3)

 

Коефіцієнт теплопередачі від гріючого теплоносія до нагрівного, / , визначається за формулою:

,                                           (4.4)

 

де Ki - критерій Кірпічова;

-коефіцієнт теплопровідності гріючого теплоносія, / ;

 - еквівалентний діаметр насадки, м.

Критерій Кірпічова знаходиться за формулою

 

,                            (4.5)

 

де  - критерій Рейнольдса для гріючого теплоносія;

 - критерій Рейнольдса для нагрівного теплоносія;

 - критерій Прандтля для гріючого теплоносія.

Еквівалентний діаметр, м,

 

,                                           (4.6)

 

де V - вільний об'єм насадки, / ;- площа поверхні насадки в одиниці об'єму, / .

Критерій Рейнольдса для гріючого теплоносія визначається за формулою:

,                                      (4.7)

 

де - швидкість гріючого теплоносія у вільному перерізі насадки, м/с;

-коефіцієнт кінематичної в'язкості гріючого теплоносія, /с.

Площа поперечного перерізу насадки теплообмінника для проходу гріючого теплоносія, :

,                                      (4.8)

 

де  - витрата гріючого теплоносія через контактний теплообмінник, / ; - швидкість гріючого теплоносія в теплообміннику, м/с.

Витрата нагрівного (зрошуваного) теплоносія через контактний економайзер, / , визначається за формулою:

 

,          (4.9)

 

де - середня об'ємна теплоємність нагрівного теплоносія в oбласті температур  і , / . Критерій Рейнольдса для нагрівного теплоносія:

 

,                                      (4.10)

 

де G - інтенсивність зрошення, / ;

- коефіцієнт кінематичної в'язкості нагрівного теплоносія, / .

Інтенсивність зрошення, / , визначається за формулою:

 

,                                     (4.11)

 

де S - площа поперечного перерізу насадки теплообмінника для проходу гріючого теплоносія, . Обчислюється за формулою (4.8);

- годинна витрата нагрівного теплоносія, / .

Площа необхідної змоченої поверхні насадки теплообмінника, м²:

 

,                               (4.12)

 

Необхідний об'єм насадки контактного теплообмінника, визначається за формулою:

 

,                                             (4.13)

 

де F - площа поверхні насадки в одиниці об'єму, / .