ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принцип действия и конструкция контактных газовых водяных экономайзеров из "Использование тепла уходящих газов газифицированных котельных " Выше было показано, что применение поверхностных утилизаторов тепла не обеспечивает максимального использования природного газа. Для этого целесообразно применить в газифицированных котельных теплообменники смесительного типа — контактные водяные экономайзеры. [c.33] Принцип действия контактных водяных экономайзеров заключается в подогреве воды горячими продуктами сгорания при непосредственном их соприкосновении, т. е. при отсутствии разделительных стенок между теплоносителями и подаче воды в поток дымовых газов. [c.33] Тепло- и массообмеи между дымовыми газами и водой при их непосредственном соприкосновении происходит благодаря разности температур и парциальных давлений водяных паров. [c.34] Как уже указывалось, в отличие от подогрева воды в поверхностных теплообменниках, где при применении противотока и поддержании соответствующего давления воды можно нагреть последнюю до температуры, близкой к начальной температуре дымовых газов, в контактных водяных экономайзерах, работающих при парциальном давлении водяных паров менее 1 ат, подогрев воды возможен лишь до так называемой температуры мокрого термометра Как следует из рис. 1-12, температура Ом для экономайзеров, устанавливаемых непосредственно после промышленных котлов, при температуре газов за котлами 250—300° С составляет 65—70° С для контактных экономайзеров, устанавливаемых после хвостовых поверхностей нагрева котельных агрегатов, т. е. при температуре газов на входе в контактный экономайзер 120—180° С, составляет 55—60°С. [c.34] Из рис. 1-12 видно, что значение дм существенно зависит от влагосодержания и коэффициента избытка воздуха в дымовых газах. С уменьшением а и увеличением d парциальное давление водяных паров в дымовых газах растет, и вместе с ним, при прочих равных условиях, растет величина iJm. Поэтому при установке контактных водяных экономайзеров полное сгорание топлива при минимальном избытке воздуха, а также предотвращение присосов воздуха в газоходы котлов приобретают еще большее значение, чем обычно в котельных. [c.34] При температуре воды, равной точке росы др, парциальное давление водяных паров в газах и парциальное давление водяных паров в пограничном слое у поверхности воды равны. При р парциальное давление водяных паров у поверхности воды больше, чем в газах, и процесс подогрева воды происходит с испарением ее и увлажнением газов. После достижения водой температуры процесс испарения воды происходит при постоянной температуре м = onst. Наоборот, при нагреве воды до температуры -(Х др парциальное давление водяных паров в газах больше, чем у поверхности воды, и непосредственно на входе дымовых газов в контактную камеру начинается конденсация водяных паров, содержащихся в газах, и, следовательно, осушение газов. [c.34] в любом случае в контактных водяных экономайзерах происходят одновременно сухой и мокрый теплообмен, т. е. теплообмен без изменения и с изменением агрегатного состояния воды. Характер процесса и относительная доля сухого и мокрого теплообмена в суммарном количестве переданного тепла зависят от параметров и количества газов, воды, а также взаимного направления движения теплоносителей (противоток, прямоток или перекрестный ток). В действующих контактных водяных экономайзерах осуществляется противоток. Необходимо при этом отметить, что в некоторых случаях по условиям компоновки могут быть применены также комбинации прямотока или перекрестного тока в области газов высокой температуры с противотоком, применение которого в области газов низкой температуры является обязательным условием достижения наибольшего эффекта. [c.35] Характер процессов, происходящих в контактном экономайзере, легко проследить, построив кривые изменения состояния дымовых газов в М-диаграмме. [c.35] В случаях, когда p i9 2 ) м, а di f)p и сначала происходит увлажнение газов, а затем их осушение, в контактном экономайзере передается не только полезное, но и так называемое оборотное тепло, т. е. тепло, затрачиваемое на испарение части воды, а затем возвращаемое при конденсации водяных паров. [c.36] Указанное оборотное тепло не является безвредным, поскольку, хотя оно и возвращается воде, для его передачи (дважды) используется определенный объем контактной камеры, что необходимо учитывать при расчете экономайзера. Поэтому оборотное тепло иногда называют балластным. [c.37] Из изложенного ясно, что эффективность контактных экономайзеров увеличивается с уменьшением начальной и конечной температур воды. Поэтому целесообразно, чтобы начальная температура воды не превышала 20— 30° С. Наиболее эффективна работа экономайзера, когда конечная температура воды не превышает точку росы, т. е. 50—60° С, а начальная ее температура близка к нулю. [c.37] Для предотвращения значительного испарения воды не следует подогревать ее до температуры мокрого термометра. Целесообразно, чтобы предельная температура подогрева воды 2= м—(2—3)°С. [c.37] Механизм процесса тепло- и массообмена в контактном экономайзере при соприкосновении горячих дымовых газов (ненасыщенной парогазовой смеси) с холодной водой весьма сложен. Здесь одновременно проходят процессы конвективного теплообмена, диффузии, теплообмена при изменении агрегатного состояния и теплопроводности. Движущей силой этих процессов являются не только разность температур газов и воды, но и разность парциальных давлений водяных паров в парогазовой смеси и у поверхности воды, т. е. в конечном счете разность энтальпий. [c.37] Анализ уравнения (3-5) свидетельствует о том, что коэффициент теплообмена между газами и водой в контактном экономайзере выше, чем при сухом , т. е. чисто конвективном теплообмене. Необходимо отметить, что это увеличение весьма значительно в связи с высокими значениями коэффициента теплопередачи при мокром теплообмене, имеющем порядок сотен. [c.38] В насадочных экономайзерах контактная камера заполняется насадкой из керамических или фарфоровых колец, деревянных реек и др. При соответствующем орошении вода стекает по насадке в виде тонкой пленки, на поверхности которой и происходит теплообмен между газами и водой. При полном смачивании насадки водой поверхность теплообмена примерно равна поверхности элементов насадки. [c.39] При неполном смачивании насадки поверхность теплообмена меньше поверхности элементов насадки. [c.39] Коэффициент смачиваемости насадки ф зависит от плотности орошения насадки водой Hw, типа, размера и способа укладки элементов насадки и может быть определен по графику (рис. 3-2), лостроенному по данным [Л. 19]. [c.39] Главным элементом экономайзера является контактная камера, в которой происходит нагрев воды при непосредственном соприкосновении ее с восходящим потоком горячих дымовых газов в слое насадки. [c.40] Движение газов через контактный экономайзер можно обеспечить только при условии применения принудительной тяги. [c.41] Во всех действующих экономайзерах применен противоток дымовых газов и нагреваемой воды, обеспечивающий максимальное охлаждение газов и максимальный нагрев воды. [c.41] Вернуться к основной статье