Расчет котла. Макиму по новой с экономайзером. Характеристика котла тп230

• Название: Характеристика котла тп230
• Анкор: Расчет котла
• Дата: 08.09.2022
• Размер: 0.93 Mb.
• Имя файла: Макиму по новой с экономайзером.docx
• Тип: Документы; #667460
• страница: 5 из 7

5. Расчет фестона

5.1. Общие сведения
Поверочный тепловой расчёт фестона сводится к определению количества тепла, воспринимаемого фестоном. Количество теплоты, воспринимаемое фестоном, рассчитывается по уравнению теплового баланса и по уравнению теплопередачи. Результаты расчётов сравниваются, если расхождение результатов расчётов по уравнению теплового баланса и по уравнению теплопередачи не превышает 5%, то расчёт считается выполненным.

Конструктивно фестон состоит из труб заднего экрана, но размещенных с увеличенным поперечным S₁=200÷300 мм и продольным S₂=250÷400 мм шагами. При этом трубы фестона разводятся в несколько рядов Z₂. Иногда фестон выполняется из труб большего диаметра (около 100 мм), расположенных в один ряд (S₁=400÷800 мм).

Из расчета топки для предыдущей поверхности нагрева известными являются температура и энтальпия газов перед фестоном. Температура газов за фестоном принимается с последующей проверкой и уточнением ее. Кроме этого, она должна быть увязана с условиями обеспечения надежной работы пароперегревателя. Согласно [2] охлаждение дымовых газов в фестоне можно предварительно принять для однорядных фестонов (z₂=1) 7–10 ^○С, для двухрядных – 15–20 ^○С, для трехрядных фестонов – 30–40 ^○С и для четырехрядных – 50–60 ^○С (меньшее значение для влажного топлива, большее – для сухого). Количество рядов по ходу газов в фестоне Z₂ принимается из чертежа котла.

Температура обогреваемой среды постоянна и равна температуре кипения при давлении в барабане котла, температурный напор определяется по формуле

,

где = 0,5( ) – средняя температура газов в фестоне, ^○С; t_н − температура кипения при давлении в барабане.

Средняя скорость газов в фестоне, величина, которая необходима для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией, определяется из выражения (6.7) [2]. Объем газов на единицу топлива V_г определяется по избытку воздуха на выходе из топки.

Площадь живого сечения для прохода газов определяется из чертежа с использованием рис. 5.1.




f_г = ℓ_ф(а − Z₁d),

где ℓ_ф – высота газового окна, где размещен фестон, м; а – ширина котла по фронту, м; d– диаметр труб (определяется из чертежа); Z₁− число труб в одном ряду.

Если расстояние от крайней трубы фестона равно поперечному шагу S₁, то

Z₁ = а/S₁ − 1.

Если указанное расстояние равно S₁/2, то

Z₁ = а/S₁.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном обтекании определяется в зависимости от формы пучка (коридорный или шахматный) по номограммам 7, 8 [1] или по рис. 6.4, 6.5 [2]. При косом обтекании коридорных пучков с углом между направлением потока и осями труб < 80 ^○С полученная из номограммы величина умножается на 1,07.

Коэффициент теплоотдачи излучением определяется по формулам (6.35), (6.37) [2] или номограмме 18 [1], см. рис. 6.14 [2].

Эффективная толщина излучающего слоя определяется по формуле

S = 0,9

Шаги труб определяются по действительному расстоянию между осями труб из чертежа. При конструкторском расчете согласно [1] рекомендуются следующие шаги труб фестона S₁ ≥ 300, S₂ ≥ 200 мм.

Излучение газовых объемов на фестон не учитывается. Температура загрязненной стенки вычисляется по формуле

t₃ = t_н + ∆t,

где ∆t= 80 ^○С.

При расчете коэффициента теплопередачи для фестонов не учитывается коэффициент теплоотдачи от стенки к пароводяной смеси , так как он много больше , и поэтому термическим сопротивлением 1/ можно пренебречь.

Во всех случаях коэффициент теплоотдачи для фестона определяется по формуле

К =

где − коэффициент тепловой эффективности.

Для фестонов котлов большой мощности и развитых котельных пучков котлов малой мощности в зависимости от рода топлива принимаются в диапазоне 0,5÷0,7 по таблице 7.4, 7.5 [1], табл. 6.4 [2].

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для фестона определяется по формуле

,

где ξ − коэффициент использования поверхности.

Полная теплообменная поверхность фестона

F_ф = Z₁Z₂ dℓ_ф .

Для расчета количества теплоты, передаваемого от газов к фестону за счет конвективного теплообмена Q_т, по формуле (6.1) [2] в качестве расчетной поверхности нагрева принимается полная теплообменная поверхность фестона.

При поверочном расчете по уравнению теплопередачи определяется количество теплоты, переданное поверхности фестона Q_т, и сравнивается с величиной тепловосприятия фестона Q_ф, которая складывается из двух составляющих: теплоты, непосредственно отданной газами при их охлаждении от до теплоты, полученной фестоном излучением из топки.

Q =

Если расхождение между Q_т и Q_фне превышает ± 5%, то расчет не уточняется.
5.2. Геометрические параметры фестона

Геометрические параметры фестона принимаются по паспортным данным котла:

− наружный диаметр трубd_H = 76 мм;

− число рядов труб по ходу движения газов Z₂= 4;

− поперечный шаг труб S₁= 380 мм;

− продольный шаг труб S₂= 400 мм;

− расположение труб - шахматное;

− размер поверхности нагрева F_ф=164 м²;

− живое сечение для прохода газов f=50,3 м².
5.3. Расчёт энтальпии дымовых газов на выходе из фестона

Температуру дымовых газов перед фестоном принимаем равной температуре газов на выходе из топки.

= =1120 С,

= =11128,7 кДж/кг.

Температуру дымовых газов за фестоном определяем по формуле:

= - _ф=1120−70=1050 С,

где принимаем  =70 С – охлаждение газов в фестоне.

принимается в соответствии с табл. II-1 [1], см. табл. 4.7 [2].

Энтальпия дымовых газов на выходе из фестона:

кДж/кг.
5.4. Расчёт теплоты, воспринимаемой фестоном, по уравнению

теплового баланса

Теплота, воспринимаемая фестоном, складывается из двух составляющих:

Q_ф = Q_б.ф+Q_л.ф

1) Теплота, отданная газами Q_б.ф, кДж/кг, рассчитывается по формуле (5.5) [2] по (уравнению теплового баланса)



где  – коэффициент сохранения теплоты, учитывает потери теплоты поверхностью нагрева в окружающую среду, = 0,99;

– энтальпия газов соответственно на входе в фестон и на выходе из фестона, кДж/кг;

 – изменение коэффициента избытка воздуха в поверхности охлаждения (фестона),  =0;

– энтальпия присасываемого воздуха, кДж/кг.

кДж/кг.

2) Теплота Q_л.ф, кДж/кг, полученная фестоном излучением из топки, определяется по следующей формуле

,

где – угловой коэффициент трубного пучка, учитывает то, что не все тепло, излучаемое из топки, воспринимается фестоном. определяется по рис. 5.19 [2]. При S₁/d= 380/76 = 5 для шахматного расположения труб принимаем X_ф = 0,74;

– теплота излучения из топки на фестон, кДж/кг.

Теплоту излучения из топки на фестон определяем по формуле (5.24) [2]:

,

где – коэффициент распределения тепловой нагрузки по высоте топки, определяется по табл. 4.10 [2], принимаем _в=0,8;

– среднее тепловое напряжение поверхности нагрева топочных экранов, кВт/м² (см. п. 4.3 настоящего к/пр. или (4.49) [2]);

– лучевоспринимающая поверхность фестона, .

.

Среднее тепловое напряжение поверхности нагрева , кВт/м², топочных экранов определяем по формуле (4.49) [2]:

,

где – удельное тепловосприятие топки, кДж/кг, определяется по формуле (4.23) [2]:

кДж/кг;

кВт/м ;

кДж/кг.

Тепло, полученное фестоном излучением из топки:

кДж/кг;

кДж/кг.
5.5.Расчёттеплоты,воспринимаемойфестоном,теплопередачей
Количество тепла , кДж/кг, передаваемое фестону по условию теплопередачи определяем по формуле (6.1) [2]:

,

где – расчетная теплообменная поверхность фестона, м²;

– коэффициент теплопередачи, Вт/(м² К);

– усредненный по всей теплообменной поверхности температурный напор, С;

– расчетный расход топлива, кг/с.

1) Усредненный температурный напор определяем по рекомендациям, изложенным в [2] (см. стр. 148), при неизменной температуре одной из сред. Температуру пароводяной смеси в фестоне определяем по табл. XXIII [1] как температуру насыщения при давлении в барабане котла р_бар = 11МПа, t_ф = 318,04 С:

^○ С;

^○ С.

Усредненный температурный напор определяем по формуле (6.47) [2]:

^○С.

2) Расчетную скорость м/с, газов в фестоне определяем по формуле (6.7) [2]:

,

где – полный объем газов при сжигании 1 кг топлива при 0,1 МПа и 0 С, определяемый по среднему избытку воздуха в газоходе, м³/кг, (табл. 2.1 настоящего расчета);

– средняя температура дымовых газов в газоходе, С, (определяется как полусумма температур газов на входе в поверхность нагрева и на выходе из нее);

 – живое сечение фестона (сечение для прохода газов), м².

^○С.

м/с.

3) Коэффициент теплопередачи , Вт/(м К), определяем по следующей формуле (см. табл. 6.1 [2]):

,

где – коэффициент тепловой эффективности, принимается по табл. 6.4 [2], =0,65;

– коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, Вт/(м К).

4) определяется по формуле (6.5) [2]:

,

где – коэффициент использования поверхности нагрева, учитывает неравномерное омывание поверхности газами (см. стр. 119 [2]), принимаем =1;

– коэффициент теплоотдачи конвенций от газов к поверхности нагрева, Вт/(м К);

– коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания, Вт/(м К).

5) Коэффициент теплоотдачи конвекцией , Вт/(м К), для шахматных гладкотрубных пучков определяем по формуле (6.10) [2], по данным стр. 125 [2] или по номограмме 8 [1]:

.

Или

.

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м К), определяется по рис. 6.5 стр. 124 [2] (для шахматных трубных пучков при поперечном омывании);

– поправка на число поперечных рядов труб по ходу газов, при Z₂10, С = 1 (см. стр. 125 [2]);

– поправка на компоновку пучка, определяется в зависимости от относительных шагов ₁ и ₂ труб пучка. рассчитывается по одной из формул, приведённых на стр. 125, 126 [2] или определяется по рис. 6.5 [2].

С_ф − поправка на физические характеристики потока, (см. рис. 6.5 [2]).

Относительные шаги труб фестона рассчитываем по формулам:

;

;

определяем по рис 6.5 [2], принимаем =0,9.

При Z₂  10 и ₁  3,0



С_ф определяем по рисунку 6.5 [2]:

при , принимаем С_ф=0,95;

при принимаем =47,5 Вт/(м К).

Вт/(м К)

6) Коэффициент теплоотдачи излучением Вт/(м К), продуктов сгорания определяем по формуле:

,

где коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м К), определяется по номограмме 18 [1], по рис. 6.14 [2]; по известной температуре стенки фестона и средней температуре газов;

– коэффициент теплового излучения газовой среды (степень черноты продуктов сгорания для запыленного потока), определяется по температуре дымовых газов по формуле (4.37) [2]. Для газа и мазута по формуле (4.42) [2].

.

Здесь – суммарная оптическая толщина продуктов сгорания, определяется по формуле (6.38) [2]

.

Эффективную толщину S излучающего слоя для гладкотрубных пучков определяем по формуле (6.40) [2].

м.

р = 0,1 МПа – давление в топочной камере.

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами определяем по формуле (4.40) [2] при ; ;

К.

.

Коэффициент ослабления лучей частицами золы определяем по формуле (4.41) [2] при =0,0131 (см. табл. 2.1 настоящего расчёта)





Коэффициент теплового излучения (степень черноты) газового потока.



Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания равен:

Вт/(м К).

Здесь =250 Вт/(м²∙К) определяется по рис. 6.14 [2] при средней температуре газов в фестоне υ_ср=1125 °С и температуре загрязненной стенки труб фестона t₃= t_н+ Δt=314+80=394 °С.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определяем по формуле:

,

где ξ – коэффициент использования поверхности, ξ= 1.

Вт/(м К).

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле:

;

Вт/(м К).

Количество тепла, передаваемое фестону по условию теплопередачи определяем по формуле:

кДж/кг.