3.1 Аэродинамическое сопротивление котла.

Котёл состоит из двух барабанов, соединёнными трубками поверхностями нагрева, по которым циркулирует вода. Котёл имеет размеры 11*24*18 м.

∆Pк = ∆Рт + ∆Р4 пов. +∆Рк.п. + ∆Рр.с. , где

∆Рт – разряжение на выход6е из топки, Па ∆Рт = 25 Па [1,10];

∆Рк.п. – потери давления в кипятильных пучках, Па.

∆Р4пов.– потери давления при 4 резких поворотах на угол 90° в камере.

∆Рр.с. – потери давления при резком сужении на выходе из котла.

Объём дымовых газов, проходимых через котёл:

V ^кд.г. = 13650 ∙ 5,8∙ (273 + 1010) / 273 = 372070м³/ч,

Площадь камеры котла: Fкам. = (a-1)/2 ∙ b = 5 ∙ 24 = 120 м²

Скорость дымовых газов в камере котла:

W=Vд.г./3600∙Fкам.= 372070/3600∙120 = 0,861 м/с

Плотность дымовых газов вычисляется по формуле:

 = 1,32 ∙ 273 / (273 + ух), кг/м³ [1,14]

 = 1,32 ∙ 273 / (273 + 1010) = 0,281 кг/м³;

Динамический напор: ½ ∙W² = ½ ∙ 0,281 ∙ 0,861² = 0,104 Па.

Потери давления при 4 резких поворотах на угол 90°(ξпов = 1 [1,6]):

∆Р4пов. = 4 ∙ξ ½ ∙W² = 4∙ 1 ∙ 0,104 = 0,416 Па

3.2 Сопротивление кипятильного пучка

Кипятильный пучок в котле образован из экранных труб задней стенки котла,на которой расположено Z трубок диаметром d=50 мм с шагом 60 мм.Количество трубок на задней стенке равно:

Z =( 24000 / 60) – 1 = 399.

Составим кипятильный пучок коридорного типа из Z₂=3 рядов с шагом S₂=70 мм,тогда в каждом ряду будет по Z₁=133 трубки,расположенных с шагом S₁=3∙60=180 мм.Высота пучка равна 3000 мм.По количеству трубок в поперечном сечении и их шагу уточняем ширину котла:

А=(Z₁+1)∙ S₁=(133+1)∙180=24,12 м

Коэффициент сопротивления гладкотрубного шахматного пучка определяется в зависимости :

- от относительного поперечого шага труб

1 = S1 / d = 180 / 50 = 3,6;

-от относительного продольного шага труб

₂= S₂/d=70/50= 1,4

- от коэффициента

ϕ = (S1 – d) / (S2 – d) = (180 – 50)/(70 – 50)=6,5,

Сопротивление коридорного пучка труб, при 1 ˃₂ и 1 ϕ  8 рассчитывается по формуле:

ξ = С_∙ C_Re∙ ξ_гр∙ Z₂

При 1= 3,6 и С_= 0,495 [2, с.11].

Площадь сечения, по которому движется дымовые газы в пучке:

F = h∙( b – Z1 ∙d) = 3 ∙ (24,12 –133 ∙ 0,05) = 52,41 м²;

Тогда скорость дымовых газов в пучке равна:

W =372070/ 3600∙52,41 =1,972 м/с.

При W=1,972 м/с коэффициент ξ_гр = 0,6 [2, с.10].

При ξ_гр = 0,6 и ϕ = 6,5 коэффициент C_Re =0,25 [2, с.11].

ξ= 0,495∙0,25∙6,5∙3= 2,413

Тогда

∆Р_к.п = ξ ∙ ½ ∙W² =2,413 ∙ 0,281∙1,972²/2 = 1,32 Па.

Коэффициент местного сопротивления при входе в канал с прямыми кромками заподлицо со стенкой равен 0,5 [4, с.172].

Тогда

∆Р_р.с= ξ ∙ ½ ∙W²= 0,5∙ 0,104 = 0,052 Па.

В итоге получаем:

∆Рк = 25 + 0,416 +1,32+ 0,052 = 26,788 Па

3.3 Аэродинамическое сопротивление пароперегревателя.

Расположение змеевиков может быть как коридорное, так и шахматного вида. Соответственно сопротивлением пароперегревателя является сопротивление коридорного или шахматного пучков труб.

Количество труб в поперечном сечении Z1 = 104 , а по ходу дымовых газов Z2 = 59. Расположены они соответственно на расстоянии S1 = 60 мм и S2 = 45 мм. Диаметр труб 32 мм. Высота труб 5000 мм.

Размеры пароперегревателя: высота h = 5000мм;

ширина b = (Z1 + 1) ∙ S1 =( 104+1) ∙ 60 = 6300 мм;

длина l = (Z2 + 1) ∙ S2 =( 59+1) ∙ 45 = 2700 мм.

Коэффициент сопротивления гладкотрубного шахматного пучка определяется в зависимости от отношений:

1 = S1 / Z1 = 60 / 32 = 1,88

S'2 = 0,25 ∙ 60² + 45² = 54,08мм;

ϕ = (S1 – d) / (S'2 – d)=( 60 – 32) / (54,08 – 32) = 1,27,

Сопротивление шахматного пучка труб при 0,1  ϕ  10 и φ  1,7 находиться по формуле:

∆h = C_d∙ C_s ∙∆h_гр∙ (Z2 + 1), Па

При d=32мм коэффициент C_d = 1,005 [2, с.13].

При 1= 1,88 и ₂ =45/ 32= 1,41 коэффициент C_s =1,07 [2, с.13].

Площадь живого сечения пучка равна

F = h∙( b – Z1 ∙d) = 5 ∙ (6,3 – 104 ∙ 0,032) = 14,86 м²;

Средняя температура дымовых газов в пароперегревателе:

п/п = ½ ∙ (1110 +690) =867,5°С.

Объём дымовых газов в пароперегревателе:

Vд.г. = 13650 ∙ 5,8∙ (273 +867,5) / 273 =330745м³/ч,

Площадь сечения, по которому движется дымовые газы в пароперегревателе:

Тогда скорость дымовых газов в пароперегревателе равна:

W =330745/ 3600∙14,86 = 6,182 м/с.

Плотность дымовых газов в пароперегревателе(при 900°С):

 =1,32∙273 / (273+867,5) = 0,315 кг/м³;

По скорости и средней температуре определяем ∆h_гр [2, с.12],мм вод. ст.:

∆h_гр = 0,32.

Сопротивление пароперегревателя:

∆h = 1,005 ∙ 1,07 ∙ 0,32 ∙ (59 + 1) =20,646 мм вод.ст.= 202,544 Па.