2020-01-14
249
Расчет фестона
Из расчета топочной камеры t’=1070 0C; I’ =4885
Полная физическая поверхность нагрева (м 2) фестона
где d - наружный диаметр труб, м; z 1 - число труб в ряду; z2 - число рядов труб (по ходу газов); l - длина одной трубы в соответственном ряду, м.
При выполнении поверочного расчета фестона определяют температуру газов за ними и количество тепла, отданного газами в пучке (ккал/кг).
Основными уравнениями при расчете теплообмена в газоходах являются:
а) уравнение теплового баланса
1) при 
2) при 
I /(1070)=4885 ккал/кг I /(1070)=4885 ккал/кг
I //(1020)=4633,6 ккал/кг I //(970)=4383 ккал/кг
где φ - коэффициент сохранения тепла (определен в тепловом балансе); J, J"- энтальпии газов на входе в поверхность нагрева и выходе из неё, ккал/кг; ∆α- величина присоса воздуха в пучке (табл.5 [5]); J0х.в - энтальпия холодного воздуха, ккал/кг;
1) 
2) 
1) 
2) 
Секундный расход дымовых газов при средней температуре потока (м3/с)
|
|
|
1) 
2) 
Площадь живого сечения для прохода газов Fг определяется как разность между площадью сечения газохода в месте расположения пучка и площадью, занятой трубами (м2):
где а и b - поперечные размеры газохода в свету, м; zx - число труб в ряду, шт.; d, l — диаметр (наружный) и длина труб в ряду, м.
Расчетная скорость дымовых газов (м/с)
1) 
2) 
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к наружной стенке труб котельного пучка, (ккал/м2ч0С)
где C z – поправка на число рядов труб по ходу газов;
C ф – поправка на парциальное давление водяных паров;
С s– поправка на геометрическую компоновку пучка, определяется в зависимости от относительного поперечного и продольного шагов труб (номограмма 7 [5]).
1) 
2) 
; 
Для определения коэффициента теплоотдачи излучением ад предварительно находят эффективную толщину излучающего слоя (м)
Суммарная толщина запыленного газового потока:
1) 
2) 
1) 
2) 
Пользуясь полученным произведением K∙PП∙S, по номограмме 2[5] находят степень черноты продуктов сгорания а.
1) а =0,165 2) а =0,166
По номограмме 11 [5] находят значение αн, поправку С г и подсчитывают коэффициент теплоотдачи излучением:
для незапыленного потока (ккал/м2ч°С)
|
|
|
1) αн=165 ккал/м2ч0С; Сг=0,9975 2) αн=160 ккал/м2ч0С; Сг=0,997
Суммарный коэффициент теплоотдачи от газов к стенке (ккал/м2ч°С)
где αк- коэффициент теплоотдачи конвекцией, ккал/м ч°С; αл- коэффициент теплоотдачи излучением, ккал/м2ч°С;
1) 
2) 
Коэффициент теплопередачи для гладкотрубных (шахматных и коридорных) пучков и экономайзеров при сжигании газа и мазута, а также для коридорных пучков и экономайзеров при сжигании твердых топлив, определяется по формуле
где ψ - коэффициент тепловой эффективности, выбирается по табл.12,13[5].
1) 
2) 
Лучевоспринимающая поверхность нагрева (м 2) фестона
где а, hср – ширина и высота площади пучка, на которую падает излучение из топки, м (рис 3[5]); х/ - угловой коэффициент пучка
где х1, х2,..., хn - угловые коэффициенты отдельных рядов труб.
Для однорядного фестона угловой коэффициент определяется по номограмме 1а [5, кривая 5]. Для фестонов с большим числом рядов по номограмме 1 г [5].
Расчетная поверхность (м2)
Температура стенки труб принимается равной температуре наружного слоя золовых отложений, осевших на трубах (°С):
где tcp=tн - средняя температура среды (температура насыщения при давлении в барабане),°С.
Для фестонов, расположенных на выходе из топки, ∆t=800C.
б) уравнение теплопередачи
1) 
2) 
1) 
2) 
Находим температуру 
Проверим правильность значения температуры газов
I /(1070)=4885 ккал/кг I //(1016)=4613,5 ккал/кг
 |
0 С
0 С
0 С
ккал/кг
Полученное по уравнению теплообмена значение QT отличается от определенного по уравнению баланса Qб более чем на 2%, расчет поверхности заканчивается. Окончательными принимаются температура, энтальпия вошедшие в уравнение баланса.
 |
4.2 Расчет пароперегревателя.
Из расчета фестона, принимаем t' =1016 0C, I' =4613,5 ккал/кг
Для расчета пароперегревателя принимаем 
мм, 
мм, 
мм, 
мм,
шт
Поверхность нагрева пароперегревателя принимаем (м 2)
Живое сечение для прохода пара (м 2):
где d вн - внутренний диаметр трубы, м.
Скорость пара (м/с):
где Д - паропроизводи 
тельность котлоагрегата, кг/ч; 
- плотность пара при средней температуре, кг/м3; f - живое сечение для прохода пара, м 2.
0 С; 
кг/м 3
Живое сечение для прохода дымовых газов (м 2):
где а,b - размеры газохода в расчетном сечении, м; l 1 - высота петли змеевика, м.
Секундный расход дымовых газов при средней температуре потока (м3/с):
где Вр - расчетный расход топлива, кг/ч; VГ - объем газов на 1 кг топлива рассчитываемого газохода при средней температуре дымовых газов (табл.7 [5]).
0 С
Расчетная скорость дымовых газов (м/с):
Энтальпия влажного пара (ккал/кг):
где i // - энтальпия сухого насыщенного пара, ккал/кг
r - теплота парообразования воды, ккал/кг.
Тепловосприятие пароперегревателя по балансу (ккал/кг):
где Д - заданная паропроизводительность котла, кг/ч, Q ппл - тепло, полученное прямым излучением из топки (учитывается, если перед пароперегревателем по ходу дымовых газов расположен фестон или котельный пучок).
где 
- тепловая нагрузка экранов топочной камеры, ккал/м ч;
|
|
|
Н л - лучевоспринимающая поверхность топки, м 2; Н лв - лучевоспринимающая поверхность пучка труб на выходе из топки, м 2; х - угловой коэффициент этого пучка (посчитано в фестоне); у - коэффициент неравномерности распределения тепла в топочной камере.
При наличии пароохладителя расчет пароперегревателя ведется с учетом его включения. Пароохладитель рассчитывается на съем тепла ∆ i по=25÷30 ккал/кг пара при номинальной нагрузке. Тогда энтальпия на входе в пароперегреватель
где i// x - энтальпия пара на выходе из барабана котла, ккал/кг
Энтальпия газов на выходе из пароперегревателя (ккал/кг)
где I "- энтальпия газов на входе в пароперегреватель, ккал/кг; φ - коэффициент сохранения тепла; ∆αпп - присосы воздуха на участке пароперегревателя; I °х.в - энтальпия холодного воздуха.
По табл. 8 [5] находят температуру газов на выходе из пароперегревателя 
, соответствующую I ". 
0 C
По известным температурам газов и пара на входе и выходе и принятой схеме движения потоков находят среднюю логарифмическую разность температур
для противоточной схемы: для прямоточной схемы:
где ∆tб- разность температур сред в том конце поверхности нагрева, где она больше, °С; ∆tм- разность температур на другом конце поверхности нагрева.
Средняя разность температур для совмещенной схемы (○С):
 |
Для определения коэффициента теплоотдачи излучением ад предварительно находят эффективную толщину излучающего слоя (м)
Суммарная толщина запыленного газового потока:
Для котлов без наддува Р=1 атм.
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами КГ определяется по номограмме 3 [5] в зависимости от парциального давления водяных паров в рассматриваемом газоходе (табл.7[5]), средней температуры дымовых газов 
и произведения PПS (РП- парциальное давление водяных паров находится по табл.7[5]).
|
|
|
КГ=2,6 1/м∙кгс/см2
Пользуясь полученным произведением K∙PП∙S, по номограмме 2[5] находят степень черноты продуктов сгорания а.
а =0,14
По номограмме 11 [5] находят значение αн, поправку С г и подсчитывают коэффициент теплоотдачи излучением: αн=122 ккал/м2ч0С; Сг=0,98
для незапыленного потока (ккал/м2ч°С)
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к наружной стенке труб пароперегревателя (ккал/м2ч°С)
где Cz - поправка на число рядов труб по ходу газов; Сф - поправка на парциальное давление водяных паров; Cs - поправка на геометрическую компоновку пучка, определяется в зависимости от относительного поперечного и продольного шагов труб (номограмма 7 [5]). Сz=0,9; Сф=0,98; Сs=1; αн=47,5.
; 
где S1 - поперечный шаг труб, S2 - продольный шаг труб, м;
Суммарный коэффициент теплоотдачи от газов к стенке (ккал/м2ч°С)
где αк- коэффициент теплоотдачи конвекцией, ккал/м ч°С; αл- коэффициент теплоотдачи излучением, ккал/м2ч°С;
Коэффициент теплопередачи перегревателей с коридорным пучком при сжигании любых топлив, а также с шахматным пучком, при сжигании газа и мазута (ккал/м2 ч°С)
где ψ - коэффициент тепловой эффективности (выбирается по табл. 12, 13 [5]); α2 - коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к пару (номограмма 10 [5]);
Для коридорных и шахматных перегревателей при сжигании жидкого топлива ε=0,003; для коридорных перегревателей при сжигании твердых топлив ε=0,005; при сжигании природных газов ε=0.
Температуру стенки перегревателей tст принимают равной средней температуре наружного слоя осевших на трубе золовых отложений (° С):
где ε - коэффициент загрязнения, ккал/м2ч°С; α2 - коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к пару, ккал/м2ч°С; Нпп - предварительно принятая поверхность пароперегревателя, м2; tcp- средняя температура пара, ° С.
По найденным значениям Qб, К, ∆tср определяют расчетную поверхность нагрева пароперегревателя (м2) по формуле
Нпп не находиться в допустимых пределах по отношению к предварительно принятой величине.
Принимаем Нпп=166,7
0 С
По номограмме 11 [5] находят значение αн, поправку С г и подсчитывают коэффициент теплоотдачи излучением: αн=120 ккал/м2ч0С; Сг=0,975
для незапыленного потока (ккал/м2ч°С)
ккал/м2ч 0 С
Суммарный коэффициент теплоотдачи от газов к стенке (ккал/м2ч°С)
ккал/м2ч 0 С
Коэффициент теплопередачи перегревателей с шахматным пучком, при сжигании газа и мазута (ккал/м2 ч°С)
ккал/м2ч 0 С
По найденным значениям Qб, К, ∆tср определяют расчетную поверхность нагрева пароперегревателя (м2) по формуле
м2
Нпп находиться в допустимых пределах по отношению к предварительно принятой величине
 |
Далее определяют конструктивные размеры пароперегревателя. Принимается количество параллельных труб Z1. Их число можно вычислить отношением ширины газохода b на выбранный поперечный шаг труб S1 (шт.) по формуле
Затем находим длину (м) одной трубы (змеевика) по выражению
где d - средний наружный диаметр труб пароперегревателя, м.
Число рядов труб по ходу газов Z2 (шт) рассчитывают, взяв из чертежа среднюю высоту змеевиков пароперегревателя h, по формуле
Выбрав продольный шаг труб S2, определяют длину пакета пароперегревателя (м):
