ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принцип действия контактных экономайзеров и особенности происходящих в них процесНазначение и конструктивные схемы контактных экономайзеров из "Контактный нагрев воды продуктами сгорания природного газа " Принцип действия контактных водяных экономайзеров заключается в том, что вода подогревается горячими продуктами сгорания путем непосредственного соприкосновения с ними при отсутствии разделительных стенок между теплоносителями. Поверхностью нагрева в контактном экономайзере является, таким образом, поверхность пленки, капель и струек воды, через которую и происходит теплообмен между газами и водой. Одновременно происходит и массообмеп между теплоносителями. При оптимальном режиме работы наблюдается конденсация водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Могут иметь место и режимы с испарением части подаваемой воды и переходом ее в газовую фазу. Происходит также растворение газов в воде или, наоборот, выделение их из воды. [c.9] Главной особенностью и одновременно главным преимуществом контактных экономайзеров, как и контактных водонагревателей любого другого типа, является возможность осуществления конденсации содержащихся в продуктах сгорания водяных паров и использования выделяющегося при этом тепла для нагрева воды. Поэтому эффективность применения контактного нагрева воды дымовыми газами при прочих равных условиях растет с увеличением их начального влагосодержания, зависящего от состава н влажности топлива и коэффициента избытка воздуха Б продуктах сгорания. [c.9] Автором совместно с Г. А. Пресичем проведены расчеты по определению количества тепла, выделяющегося при конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания различных видов топлива [22]. [c.10] Результаты расчетов приведены в табл. 1-1 в зависимости от влажности топлива при коэффициенте избытка воздуха в дымовых газах а = 1,5 в виде отношения тепла конденсации водяных паров Qy. к низшей теплоте сгорания топлива и соотношения высшей и низшей теплоты сгорания Qb/Qh- Под подразумевается количество тепла, выделяющегося при полной конденсации водяных паров, т. е. при охлаждении дымовых газов до 0 С и полном осушении их до = О г/кг . [c.10] Как видно из таблицы, наибольший эффект применения контактных водонагревателей можно получить при работе на твердом топливе высокой влажности. Однако некоторые виды этого топлива применяются редко и поэтому не имеют большого практического значения (одубина, дрова). Другие виды влажных топлив (бурый уголь) содержат серу, поэтому прямое использование воды, нагретой контактным способом, затруднительно. Наиболее целесообразно применение контактного нагрева воды в первую очередь при сжигании природного газа, продукты сгорания которого не содержат ни окислов серы, ни твердых частиц. Это позволяет во многих случаях обеспечивать прямое использование нагретой воды. Повышение к. и. т. теоретически на 11—12%, а практически на 8—9% только за счет конденсации водяных паров представляется вполне достаточным для широкого практического применения контактных газовых водонагревателей (хотя этот коэффициент все равно ниже, чем при сжигании влажных твердых топлив). Вместе с тем можно полагать, что в ближайшее время, несомненно, контактный нагрев воды при сжигании древесных отходов, торфа, а затем и бурого угля и жидкого топлива будет применяться все более широко. [c.10] Тепло- и массообмен между дымовыми газами и водой при непосредственном соприкосновении происходит благодаря разности температур и парциальных давлений водяных паров. [c.10] Зависимость предельной температуры контактного нагрева воды продуктами полного сгорания природного газа от их температуры / при различных влагосодержании d (а) и коэффициенте избытка воздуха а (б). [c.11] Для случая работы котлов с наддувом автором построены I — d-диаграммы для обш его давления продуктов сгорания природного газа 2 и 10 кгс/см и определены значения температуры мокрого термометра для продуктов сгорания газа при этих давлениях (рис. 1-2) [23]. Из рисунка видна суш,ественная зависимость от давления и возможность нагрева воды до высоких температур при применении повышенного давления дымовых газов. [c.11] Зависимость предельной темпера Зависимость точки росы продуктов туры контактного нагрева воды про- полного сгорания природного газа дуктами полного сгорания природ- -ftp от коэффициента избытка воз-ного газа от их давления, темпера- духа а. туры и коэффициента избытка воздуха. [c.12] Процесс осушения дымовых газов проходит тем интенсивнее и глубже, чем ниже начальная температура воды и больше ее количество, приходяш,ееся на 1 кг газов. В любом случае в контактных водяных экономайзерах происходит 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 и воды и взаимного направления движения теплопоси-телей. [c.12] Изображение в / — ii-диаграмме процессов, происходящих в контактном экономайзере при различных начальной и конечной температурах воды п противотоке теплоносителей. [c.13] Зависимость к. п. д. установок контактного нагрева воды продуктами сгорания природного газа, определенных по высшей (т]з) и низшей (т]н) теплоте сгорания природного газа, от температуры уходящих газов и коэффициента избытка воздуха. [c.14] Из изложенного ясно, что эффективность контактных экономайзеров увеличивается с уменьшением начальной и конечной температуры воды. Поэтому целесообразно, чтобы начальная температура воды не превышала 20—ЗО С. Работа экономайзера наиболее эффективна, если конечная температура воды не превышает точки росы, т. 8. 50—60 С, а начальная ее температура близка нулю. Это положение очень наглядно иллюстрирует график зависимости к. п. д. установки с контактным экономайзером, определенного по низшей и высшей теплоте сгорания газа, от температуры газов за экономайзером (рис. 1-5) [ИЗ]. [c.14] Назначение контактного экономайзера — нагрев воды уходящими газами топливосжигающих установок (котлов, промышленных печей, сушил и др.). Преимущественные области применения контактных экономайзеров — нагрев исходной воды для приготовления подпиточной воды тепловых сетей и питательной воды котлов, производственное и бытовое горячее водоснабжение, а также нагрев воздуха в системах воздушного отопления и кондиционирования. При отсутствии отбросной горячей воды экономайзеры следует использовать на промышленных предприятиях для воздушного отопления производственных зданий в комбинации с отопительно-вентиляционными агрегатами, разработанными в НИИСТ [25]. Это возможно лишь при применении низкотемпературных систем, распространенных за рубежом для греющих панелей потолков или полов, а также для обогрева теплиц. [c.15] Контактные экономайзеры применяются преимущественно в котельных установках. Это объясняется в первую очередь тем, что уходящие газы котлов являются наиболее чистыми и не загрязнены технологическим уносом. К тому же в котельных установках вопросам повышения к. и. т. традиционно уделяется сравнительно большее внимание, чем в печных или сушильных установках. Следует также учесть, что вода, нагретая в контактных экономайзерах котлов, часто используется непосредственно в котельной, например для питания котлов или подпитки тепловых сетей (после соответствующей обработки). [c.15] В связи с преимущественным использованием действующих экономайзеров в котельных установках в работе идет речь об экономайзерах котлов, хотя все положения в равной мере относятся к экономайзерам других топливосжигающих установок. [c.15] Устройство контактного экономайзера зависит от компоновки его в здании, от конструкции агрегата, за которым устанавливается экономайзер, от схемы боровов и конструкции дымовой трубы (если экономайзер устанавливается вне здания), от того, является ли экономайзер групповым или индивидуальным, и от ряда других факторов, в том числе от разности между п на выходе из экономайзера. [c.15] В полых форсуночных аппаратах тепло- и массообмен происходит в полой контактной камере на поверхности многочисленных капель, образующихся при подаче воды под давлением через форсунки. Поверхность капель зависит от давления воды перед форсунками, диаметра форсунок, их конструкции и т. д. Поверхность тепло- и массообмена может быть при этом достаточно развитой, однако часть мелких капель, представляющих наибольший интерес с точки зрения теплообмена, уносится с газами, и их последующее улавливание затруднительно. [c.16] Теплообмен в форсуночных камерах не отличается высокой интенсивностью, для подачи воды в форсунки требуется давление в несколько килограммов-сил на квадратный сантиметр, что в ряде случаев связано с установкой насоса и соответственно дополнительным расходом электроэнергии. Форсуночные камеры громоздки, что вызывается необходимостью применения невысоких скоростей газов для предотвращения заметного уноса капель. [c.16] В каскадных (полочных, тарельчатых, дисковых) аппаратах теплообмен между дымовыми газами и водой происходит при отекании воды с полки на полку, многократном поперечном омы-ванни струй газами или многократном барботировании через пленку стекающей воды. Естественно, имеет место также и обычный конвективный теплообмен между газами и водой через металлическую поверхность полок (тарелок), которую газы омывают продольно со сравнительно низкой скоростью движения. Поэтому и в каскадных аппаратах интенсивность тепло- и особенно массообмена сравнительно невелика. Правда, оба тина аппаратов отличаются одним важным достоинством небольшим аэродинамическим сопротивлением, что в некоторых случаях позволяет устанавливать экономайзеры без принудительной тяги. [c.16] Вернуться к основной статье