- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Федеральное агентство по образованию
- •Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
- •«Игэу имени в. И. Ленина»
- •Ивановский государственный энергетический университет
- •Задание
- •Содержание
- •1.Описание котла бг-35.
- •1. Составление расчетно-технологической схемы трактов парового котла. Выбор коэффицентов избытка воздуха.
- •1.1) Расчетно-технологическая схема трактов парового котла (см. Рис.2)
- •Для заданного парового котла находим значения присосов воздуха в газоходы
- •3.Топливо и продукты сгорания. Выбор схемы топливосжигания
- •Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла
- •По результатам расчетов строим диаграмму Jг - υг (рис. 5)
- •4.Тепловой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива.
- •5. Поверочный расчет топки.
- •1) Определение конструктивных размеров и характеристик топки.
- •Конструктивные размеры и характеристики топочной камеры.
- •2) Расчёт теплообмена в топке.
- •6. Поверочный расчет фестона.
- •7.Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла.
- •2) Тепловосприятие воздухоподогревателя
- •Ккал/м3.
- •3) Тепловосприятие водяного экономайзера
- •4) Определение невязки теплового баланса
- •8. Поверочно-конструкторский расчет пароперегревателя.
- •9. Поверочно-конструкторский расчёт хвостовых поверхностей нагрева.
- •9.1. Расчёт водного экономайзера.
- •Конструктивные размеры экономайзера
- •9.2. Расчёт воздушного подогревателя.
- •Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя
- •10. Пуск и останов котла.
- •10. Список литературы:
6. Поверочный расчет фестона.
6.1.) В котле, разрабатываемом в курсовом проекте, на выходе из топки расположен трехрядный испарительный пучок, образованный трубами заднего 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’’.
6.2) По чертежам парового котла составляют эскиз фестона (рис. 7).
По чертежам и эскизу фестона 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 |
| |||||
Наружный диаметр труб |
d |
м |
0,06 | |||||
Количество труб в ряду |
Z1 |
— |
16 |
16 |
16 |
— | ||
Длина трубы в ряду |
Li |
м |
4,375 |
4,325 |
4,4 |
— | ||
Поперечный шаг труб |
S1 |
м |
0,24 |
0,24 |
0,24 |
0,24 | ||
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 |
13,195 |
13,04 |
13,270 |
39,505 | ||
Высота газохода |
ai |
м |
4,4 |
4,25 |
4,07 |
— | ||
Ширина газохода |
b |
м |
4,4 |
— | ||||
Площадь живого сечения |
F |
м2 |
15,16 |
14,55 |
13,684
|
14,422 | ||
Относительный поперечный шаг труб |
S1/d |
— |
4 |
4 |
4 |
4 | ||
Относительный продольный шаг труб |
S2/d |
— |
3,67 |
3,67 |
3,67 |
3,67 | ||
Эффективная толщина излучающего слоя |
Sф |
м |
— |
— |
— |
0,955274 |
Принимаем Хф= 1, тем самым увеличиваем конвективную поверхность пароперегревателя (в пределах 5%), что существенно упрощает расчёт.
По S1сри S2сропределяем эффективную толщину излучающего слоя фестона Sф:
м
6.4) 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.
6.5) Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду:
Fi = aib - Z1 liпрd;
Fвх=F1= a1b - Z1(1) l1пр d =4,44,4-164,3750,06=15,16 м2;
F2== a2b - Z1(2) l1пр d=4,25·4,4-16·4,3250,06=14,548 м2;
Fвых=F3= a3b - Z1(3) l3пр d=4,074,4 - 16 4,40,06=13,684 м2
где liпр– длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую через ось труб рассчитываемого ряда.
Fсрнаходим как среднее арифметическое между F1и F3:
Fср=(Fвх +Fвых)/2=(15,16+ 13,684)/2=14,422 м2
6.6) 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:
Нi=dZ1ili;
где Z1i– число труб в ряду; li– длина трубы в ряду по её оси.
Н1=dZ1(1)l1=0,06164,375=13,195 м2;
Н2=dZ1(2)l2=0,06164,325=13,044 м2;
Н3=dZ1(3)l3=0,06164,4=13,270 м2.
Расчётная поверхность нагрева фестона определяют как сумму поверхностей всех рядов:
Нi= Н1+ Н2+ Н3= 13,195+13,044+13,270 = 39,509 м;
На правой и левой стене газохода фестона расположена часть боковых экранов, поверхность которых превышает 5% от поверхности фестона, и поэтому дополнительную поверхность экрана в области фестона суммируют с поверхностью экранов:
H’ф =Hф+Ндоп = 39,509+2,25=41,759 м2;
6.7) Составляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона.
6.8) Ориентировочно принимают температуру газов за фестоном на 301000С ниже, чем перед ним. Примем ниже на 600С:
ф”=ф’-60=1091,4 – 60=1031,4C
Таблица 6.2.
Наименование величин
|
Обозначение |
Размерность |
Величина |
Температура газов перед фестоном |
т’’=ф’ |
0С |
1091,404 |
Энтальпия газов перед фестоном |
Jт’’=Jф’ |
ккал/м3 |
4740,25 |
Объёмы газов на выходе из топки при т |
Vг |
м3/кг |
11,809 |
Объёмная доля водяных паров |
rH2O |
— |
0,1842 |
Объёмная доля трёхатомных газов |
rRO2 |
— |
0,2714 |
Температура состояния насыщения при давлении в барабане |
tн |
0С |
255 |
Jф’’=4453,67 ккал/м3и по уравнению теплового баланса определяем тепловосприятие фестона:
6.9)Уравнение теплопередачи для всех поверхностей нагрева записывают в следующем виде:
Где k—коэффициент теплопередачи,t—температурный напор,
Н—расчётная поверхность нагрева.
При сжигании газа и мазута коэффициент теплопередачи определяют по формуле:
где к — коэффициент теплоотдачи конвекцией;л — коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке;- коэффициент использования поверхности нагрева, учитывающий уменьшение ее тепловосприятия за счет неравномерного омывания поверхности газами, образования застойных зон и частичного перетекания газов мимо поверхности..
Для поперечно омываемых трубных пучков принимают = 1;
Для определения к—коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитаем среднюю скорость газового потока:
.
где υ– средняя температура газов по фестону:
υ=(υф’+υф”)/2=(1091,404+1031,14)2=1061 оС
Для нахождения кпо номограмме 13 определяемн=31 ккал/м2чоС и добавочные коэффициенты: Сz=0,89; Сф=1,01; Сs≈1;
к =нСzСфСs = 31∙0,89∙1,01∙1 = 27,8659 ккал/м2чоС.
Для нахождения лиспользуем номограмму 19 и степень черноты продуктов горенияa:
р = 1кгс/ см2; rn=0,2714; Sф=0,955274; =0,1842
По номограмме находим kг= 0,5;
Для не запылённой поверхности:
kpS= (kгrn )Sp=(0,50,2714)0,955274=0,129631
Температуру загрязненной стенки для всех поверхностей нагева при сжигании газового топлива принимают: tз=t+25. Тогда, для фестонаtз=255+25=280 оС
По номограмме 19 находим н=155 ккал/м2чоС; Сг=0,975;
л =наСг =1550,12160,975 =18,3768 ккал/м2чоС;
Коэффициент теплопередачи к:
Находим температурный напор ∆tи тепловосприятии фестона по уравнению теплопередачиQт:
6.10) Если тепловосприятия фестона по уравнениям теплового баланса и теплопередачи отличаются менее чем на 5%, то температура за фестоном задана правильно:
Полученное расхождение не допустимо. Задаемся новой температурой на выходе из фестона:
ф”=ф’-100=1091,4 – 100=991,4C
Тогда Jф’’=4262, 7 ккал/м3
Считаем температуру за фестоном ф’’=991,4Cокончательной;
Jф’’=4262,7 ккал/ м3.