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

VI. Поверочный расчёт фестона - student2.ru 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 S1ср и S1ср 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:

Fi=ai·b-z1·liпр·d ; где liпр – длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую

через ось труб расчитываемого ряда.

Fср 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:

Нi = p·d·Z1i· li; где Z1i – 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:

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

H1 = Нфдоп =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 VI. Поверочный расчёт фестона - student2.ru оС 1101,51
Энтальпия газов перед фестоном VI. Поверочный расчёт фестона - student2.ru 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 aк—коэффициент теплоотдачи конвекцией; aл—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 aк по номограммам определяем aн=36 ккал/м2·ч· 0С

и добавочные коэффициенты: Cz = 0.903 CФ=0,927 СS=0.958

VI. Поверочный расчёт фестона - student2.ru ak = aн·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 = kг·rn·S·p, где р = 1кгс/ см2; rn=0,217

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

рn·S = rn·S =0,217·1,0925=0,237

По номограмме находим kг =0,780;

= 0,213 tз = tн + 70 =325

По номограмме находим aн=207 ккал/м2·ч·0С aл = aн·а·сг =207·0,213·0,971=42,94

где сг=0,971

6.9.4)

1·(42,94+28,869)=74,817 ккал/м2·ч·0С

Δε=0,003 Сd=0,0166

ε0=0,0077 Cфр=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.

Наши рекомендации