9.Поверочный расчет фестона

9.1) В котле, разрабатываемом в дипломном проекте, на выходе из топки расположен четырёхрядный испарительный пучок, образованный трубами бокового 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 _ф^’’ при заданных конструктивных размерах и характеристиках поверхности нагрева, а также известной температуре газов перед фестоном, т.е на выходе из топки _т^’’.

По чертежам парового котла составляем таблицу:

Конструктивные размеры и характеристики фестона.

Таблица 6.1.

Наименование величин	Обозн.	Раз-ть	Ряды фестона				Для всего фестона
			1	2	3	4
Наружный диаметр труб	d	м	0,06
Количество труб в ряду	Z1	—	9	9	9	10		—
Длина трубы в ряду	Li	м	2,52	2,44	2,44	2,44		—
Поперечный шаг труб	S1	м	0,56	0,56	0,56	0,56		—
Продольный шаг труб	S2	м	—	0,22	0,22	0,22		0,22
Угловой коэф. фестона	Хф	—	—	—	—	—		1
Расположение труб			Шахматное
Расчётная поверхность нагрева	H	м2	4,28	4,14	4,14	4,6		17,16
Высота газохода	ai	м	2,52	2,52	2,52	2,44		—
Ширина газохода	b	м	5,11	5,11	5,11	5,11		—
Площадь живого сечения	F	м2	11,52	—	—	11,15		11,33
Относительный поперечный шаг труб	S1/d	—	9,33	9,33	9,33	9,33		9,33
Относительный продольный шаг труб	S2/d	—	3,67	3,67	3,67	3,67		3,67
Эффективная толщина излучающего слоя	Sф	м	—	—	—	—		2,3

Принимаем Х_ф = 1, тем самым увеличиваем конвективную поверхность пароперегревателя (в пределах 5%), что существенно упрощает расчёт.

По S₁^ср и S₂^ср определяем эффективную толщину излучающего слоя фестона S_ф:

9.2) 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.

9.3)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 F₁ и F₄.

9.4)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 = dZ_1i l_i;

где Z_1i – число труб в ряду; l_i – длина трубы в ряду по её оси.

Расчётная поверхность нагрева фестона определяют как сумму поверхностей всех рядов:

Н_ф = Н₁ + Н₂ + Н₃ + Н₄ = 4,28+4,14+4,14+4,6= 17,16 м;

На правой и левой стене газохода фестона расположена часть боковых экранов, поверхность которых не превышает 5% от поверхности фестона:

Нф` = Н_ф +Hдоп = 20,296;

Hдоп= , Hдоп= =3,136

9.5)оставляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона.

9.6)Ориентировочно принимают температуру газов за фестоном на 30100⁰С ниже, чем перед ним:

_ф^’’= _ф^’-(30100)= 1031,6-30=1001,6C

Таблица 6.2.

Наименование величин	Обозначение	Размерность	Величина
Температура газов перед фестоном	т’’= ф’	0С	1031,6
Энтальпия газов перед фестоном	Jт’’= Jф’	Ккал/кг	3159,3
Объёмы газов на выходе из топки при т	Vг	м3/кг	8,272
Объёмная доля водяных паров	rH2O	—	0,07132
Объёмная доля трёхатомных газов	rn	—	0,22
Концентрация золы в газоходе	зл	кг/кг	0,01089
Температура состояния насыщения при давлении в барабане	tн	0С	256

J_ф^’=J_т^’’=3159,3 ккал/кг

Для _ф^’’=1001,6C при _т^’’=1,2 находим энтальпию газов за фестоном:

J_ф^’’=3057,8 ккал/кг и по уравнению теплового баланса определяем тепловосприятие фестона:

Уравнение теплопередачи для всех поверхностей нагрева записывают в следующем виде:

Где k—коэффициент теплопередачи,t—температурный напор,

Н—расчётная поверхность нагрева

9.7)При сжигании угля коэффициент теплопередачи определяют по формуле:

Где _к—коэффициент теплоотдачи конвекцией; _л—коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; - коэффициент загрязнения;

 = 1;

9.8)Для определения _к—коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитаем среднюю скорость газового потока:

Для нахождения _к по номограмме 13 определяем _н=43

ккал/м²ч^оС и добавочные коэффициенты: С_z=0,92; С_ф=0,949; С_s=1;  _к = _нС_zС_фС_s =430,920,9491= 37,54 ккал/м²ч^оС;

Для нахождения _л используем номограммы и степень черноты продуктов горения ‘a’:

Для запылённой поверхности kpS = (k_гr_{n +}k )Sp, где р = 1кгс/ см²; r_n=0,22

По номограмме 3 находим k_г = 0,837; 

По номограмме 4 находим k =7,2 

k =(0,837 +7,2 ) =0,6

а= e =0,45

По номограмме 19 =163,89 ккал/м ч ;

α_л=163,89

9.9)

Находим температурный напор:

9.10)Если тепловосприятия фестона по уравнениям теплового баланса и теплопередачи отличаются менее чем на 5%, то температура за фестоном задана правильно: