VI. Поверочный расчёт фестона

6.1.) В котле, разрабатываемом в курсовом проекте, на выходе из топки расположен

Четырехрядный испарительный пучок, образованный трубами заднего топочного

экрана, с увеличенным поперечными и продольными шагами и называемый фестон.

Изменение конструкции фестона связано с большими трудностями и капитальными

затратами, поэтому проводим поверочный расчёт фестона.

Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов за фестоном

при заданных конструктивных размерах и характеристиках поверхности нагрева,

а также известной температуре газов перед фестоном, т.е на выходе из топки.

6.2) По чертежам парового котла составляют эскиз фестона.

6.3) По чертежам парового котла составляем таблицу:

	Обозна-	Размер-	Ряды фестона	Для всего
величин	чение	ность					фестона
Наружный	d	м	0,06	0,06	0,06	0,06	0,06
диаметр труб
Количество	Z1	-					-
труб в ряду
Длина трубы	LI	м	5,4	5,36	5,2	5,44	-
в ряду
Шаг труб:	S1	м	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
поперечный
Шаг труб:	S2	м	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25
продольный
Угловой	Хф	-
коэффициент
фестона
Расположение	-	-	Шахматное
труб
Расчетная	H	м2	20,34	21,2	19,59	21,52	82,653
поверхность
нагрева
Размеры	aI	м	5,2		4,48	4,36	-
газоходов
высота
Размеры	B	м	6,315	6,315	6,315	6,315	-
газоходов
ширина
Площадь	F	м2	26,35	24,82	22,05	20,68	23,515
живого
сечения
Относительный	S1/d	-
шаг труб:
поперечный
Относительный	S2/d	-	4,16	4,16	4,16	4,16	4,16
шаг труб:
продольный
Эффективная	Sф	м	1,379	1,379	1,379	1,379	1,379
толщина из.сл.
Проекция длин труб	lпри	м	5,4	5,2	5,44	4,36	-

 

Длину трубы в каждом ряду li определяем по осевой линии трубы с учётом её конфигурации от плоскости входа трубы в обмуровку топки или изоляцию барабана до точки перечения оси трубы каждого ряда с плоскостью ската горизонтального газохода. Количество труб в ряду z1 определяют по эскизу, выполнив по всей ширине газохода разводку труб экрана в фестон.

Принимаем Хф = 1, тем самым увеличиваем конвективную поверхность

пароперегревателя (в пределах 5%), что существенно упрощает расчёт

По S₁^ср и S₁^ср определяем эффективную толщину излучающего слоя фестона Sф

 

 

6.4) Расположение труб в пучке – шахматное, омывание газами – поперечное

(угол отклонения потока от нормали не учитываем). Высоту газохода ‘а’ определяют в

плоскости, проходящей по осям основного направления каждого ряда труб в границах

фестона. Ширина газохода ‘b’ одинакова для всех рядов фестона, её определяют как

расстояние между плоскостями, проходящими через оси труб правого и левого

боковых экранов.

6.5) Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду:

F_i=a_i·b-z₁·l_iпр·d ; где l_iпр – длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую

через ось труб расчитываемого ряда.

F_ср находим как среднее арифметическое между крайними площадями.

6.6) Расчётная поверхность нагрева каждого ряда равна геометрической поверхности

всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине трубы,

измеренной по её оси с учётом конфигурации, т.е гибов в пределах фестона:

Н_i = p·d·Z_1i· li; где Z_1i – число труб в ряду; li – длина трубы в ряду по её оси.

Расчётная поверхность нагрева фестона определяют как сумму поверхностей всех рядов:

Нф =ΣНi=82.653 м²

На правой и левой стене газохода фестона расположена часть боковых экранов,

поверхность которых не превышает 5% от поверхности фестона:

Н_доп = ΣFст · xб=6,6 · 0,96 = 6,336 м²

H₁^’ = Н_ф +Н _доп =82,653 + 6,336 =88,989 м²

6.7)Составляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона.

6.8) Ориентировачно принимают температуру газов за фестоном на 30÷100⁰С ниже,

чем перед ним:

1000 ⁰С

 

Наименование величин

Обозна-чение

Размерность

Величина

Температура газов перед фестоном

оС

1101,51

Энтальпия газов перед фестоном

ккал/кг

2873,58

Объемы газов на выходе из топки

Vг

м3/кг

6,8

Объемная доля водяных паров

rH2O

-

0,074

Объемная доля трехатомных газов

rп

-

0,217

Концентрация золы в газоходе

μзл

кг/кг

0,033

Температура состояния насыщения при давлении в барабане

tн

оС

Рб=44 кгс/м2

 

Для =1000 ⁰C ; при α"_т= 1,1 находим энтальпию газов за фестоном

2581,8 ккал/кг

и по уравнению теплового баланса определяем тепловосприятие фестона:

0,99·(2873,58-2581,8)=288,86 ккал/кг

6.9) Уравнение теплопередачи для всех поверхностей нагрева записывают

в следующем виде:

 

 

Где k—коэффициент теплопередачи,Dt—температурный напор,

Н—расчётная поверхность нагрева.

6.9.1) При сжигании бурого угля коэффициент теплопередачи определяют по формуле:

 

Где a_к—коэффициент теплоотдачи конвекцией; a_л—коэффициент теплоотдачи излучением

газового объёма в трубном пучке;

= 1;

6.9.2) Для определения aк—коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке

труб рассчитаем среднюю скорость газового потока:

10696,6·6,8·(1050,75+273)/(3600·25,109·273)=3,90 м/с

 

Где =(1000+1105,5)/2 = 1050,75 ⁰С

Для нахождения a_к по номограммам определяем a_н=36 ккал/м²·ч· ⁰С

и добавочные коэффициенты: C_z = 0.903 C_Ф=0,927 С_S=0.958

a_k = a_н·Сz·Сф·Сs = 36·0,903·0,927·0,958=28,869 ккал/м²·ч·⁰С

6.9.3) Для нахождения aл используем номограммы и степень черноты продуктов

горения ‘a’:

 

Для незапылённой поверхности k·p·S = k_г·r_n·S·p, где р = 1кгс/ см²; r_n=0,217

0,9·0,06·((4·0,24·0,25)/(3,14·0,06·0,06)-1)=1,0925 м

 

р_n·S = r_n·S =0,217·1,0925=0,237

По номограмме находим k_г =0,780;

= 0,213 tз = tн + 70 =325

По номограмме находим a_н=207 ккал/м²·ч·⁰С a_л = a_н·а·с_г =207·0,213·0,971=42,94

где с_г=0,971

6.9.4)

1·(42,94+28,869)=74,817 ккал/м²·ч·⁰С

Δε=0,003 С_d=0,0166

ε0=0,0077 C_фр=1

 

0,00313

51,636

 

Находим температурный напор:

51,636·82.653·695,75/10696.6=277,6ккал/кг

 

1050,75-(255+445)/2=695,75⁰С

6.10) Если тепловосприятия фестона по уравнениям теплового баланса и теплопередачи

отличаются менее чем на 5%, то температура за фестоном задана правильно:

(288,86-277,6)/288,86=0,038 3,8 % < 5%

 

т.о. поверочный расчёт выполнен.