3.3 Визначення основних конструктивних елементів котла

Перш ніж приступити до розрахунку котла, необхідно уважно вивчити завдання. Потім скласти детальний опис конструкції, скласти схему послідовності розрахунку елементів котла. Після складання схеми необхідно строго дотримуватися цієї послідовності і пам'ятати, що кінцеві результати розрахунку попереднього елементу котла (поверхні нагріву) є початковими для розрахунку елементу, що йде за ним.

Приступаючи до теплового розрахунку котла, необхідно детальним чином ознайомиться з конструкцією заданого котла, скласти таблицю конструктивних цих поверхонь нагріву ( діаметри, кроки, довжини труб і т. д) При цьому слід керуватися конструктивними особливостями котла-прототипа.

Об'єм топки визначається по ескізу (кресленню) парового котла.

Межами об'єму є площини, що проходять через осі екранних трубок або (за відсутності останніх) через обернені в топку поверхні захисного вогнетривкого шару стінок, що оточують топку.

З боку вихідного (для газів) вікна об'єм топки обмежується поверхнею, що проходить через осі першого ряду трубок притопочного конвективного пучка. Розташовану навпроти притопочного пучка або фестона стінку прийнято називати бічною, а екран, що покриває її, ― бічним екраном топки.

У суднових парових котлах, як правило, стеля топки, і бічна стінка екрановані, причому екран стелі і екран бічної стінки, а, часто екран поду топки, є одним цілим і в розрахунках позначаються як бічний екран. Крім того, топка обмежена передньою і задньою стінками, які називають переднім і заднім фронтами, відповідно, а екрани, розташовані на них, ― екраном переднього фронту і екраном заднього фронту. Межею нижньої частини топки є під.

При визначенні сумарної поверхні стін F_ст, м², що обмежують паливний об'єм V_t, підсумовуються повні поверхні стінок топки незалежно від наявності на них екрану:

F_ст = F_пр +F_бэ+ F_зф+ F_пф+ F_п (1)

де F_пр ― площа притопочної стінки, м²,

F_бэ ― площадь бічної стінки та стелі, м²,

F_зф ― площа заднього фронту, м²,

F_пф ― площа переднього фронту, м²,

F_п ― площа поду топки, м².

Ефективна променесприймаюча поверхня настінних і притопочного екранів знаходиться як величина площини, еквівалентної по сприйняттю екрану з незабруднених трубок (м²):

H = x·b·l (2)

де x ― кутовий коефіцієнт екранів,

b ― відстань між осями крайніх трубок екрана, м,

l ― довжина трубок екрана, освітлених випромінюванням, м.

Кутовий коефіцієнт поверхні, що проходить через перший ряд трубок притопочного пучка, з метою спрощення розрахунку приймається рівним одиниці. Кутовий коефіцієнт х для гладкотрубних екранів знаходиться по графіках додатка 1. [2].

Сумарна поверхня екранів топки Н_л, ефективно освітлених випромінюванням, визначається як сума добутків довжин трубок на відстань між осями крайніх трубок відповідних екранів і на їх кутовий коефіцієнт:

Н_л= х_пр·l_пр·b_пр + х_бэ·l_бэ·b_бэ + х_зф·l_зф·b_зф + х_пф·l_пф·b_пф + х_п·l_п·b_п (3)

Позначення і індекси в цій формулі аналогічні позначенням у формулах 1 і 2.

Відношення сумарної площі екранів Н_л до повної поверхні F_ст стінок, що оточують топку, називається мірою екранування топки:

(4)

Якщо форсунки розташовані на екранованій поверхні, то при визначенні міри екранування топки необхідно з Н_л відняти сумарну площу Н_ф, займаних пристроями форсунок, тоді:

(5)

Ефективну товщину випромінюючого шару полум'я S_т визначають по формулі:

(6)

Визначення для теплового розрахунку конструктивних елементів конвективних поверхонь нагріву особливих пояснень не вимагає.

Порядок розрахунку основних конструктивних елементів котла приведений в таблицях 1.1 і 1.2. [2].