75 группа 2 вариант / Котельные установки и парогенераторы / Часть 3 / Ushakov_S_G__Muromkin_Yu_N__Shelygin_B_L_Teplovoy_poverochno-konstruktorskiy_raschet_kotlov_s_estestvennoy_tsirkulyatsiey

Рис. 6.2. Эскиз фестона котлов типа Е-50-4-450КТ, Е-50-4-450БТ

(Е-50-40К, Е-50-40Б)

Рис. 6.3. Эскиз фестона котла типа Е-50-4-450ГМ

(ГМ-50-1)

Рис. 6.4. Эскиз фестона котлов типа Е-75-4-450КТ, Е-75-4-450БТ

(Е-75-40К, Е-75-40Б, Е-75-40ФБ)

Рис. 6.5. Эскиз фестона котла типа Е-75-4-450ГМ (БКЗ-75-39ГМА)

Таблица 6.1

Конструктивные размеры и характеристики фестона

Название величин

Обозна-

Размер-

Ряды фестона

Для всего

чение

ность

1

2

3

4

фестона

Наружный диаметр труб

d

м

d

d

d

d

d

Количество труб в ряду

z1

-

z1

z1

z1

z1

-

Длина трубы в ряду

i

м

1

2

3

4

-

Длина проекции

трубы в

iпр

м

1пр

2пр

3пр

4пр

-

ряду

Шаг труб:

поперечный

(поперѐк

движения газов)

s1

м

s1

s1

s1

s1

s1

продольный (вдоль дви-

s2

м

-

s2

s2

s2

s2ср

жения газов)

Угловой

коэффициент

xф

-

-

-

-

-

1

фестона

Расположение труб (шах

-

-

матное, коридорное)

Расчѐтная поверхность на-

H

м2

Н1

Н2

Н3

Н4

Суммар-

грева

ная

Размеры газохода:

высота

ai

м

a1

a2

a3

a4

-

ширина

b

м

b

b

b

b

-

Площадь

живого

сечения

F

м2

F1

F2

F3

F4

FCP

для прохода газов

Относительный шаг труб:

поперечный

s1/d

-

продольный

s2/d

-

Эффективная толщина из-

Sф

-

-

-

-

-

лучающего слоя

Внимание! Должны соблюдаться следующие условия:

1) для каждого ряда; i

ai iпр;

2)число труб в рядах фестона не должно отличаться более чем на одну трубу;

3)zi = zЗ (zЗ – число труб в заднем экране), кроме котлов:

	Е-50-40 на твердом топливе – Уzi	zЗ	,
		2
	Е-75-40ГМА – z2 + z3 + z4 = zЗ

Продольный шаг для фестона на рис. 6.3 между первым и вторым рядами определяют как кратчайшее расстояние между осями труб этих рядов s2 , а между вторым и третьим рядами s2как длину отрезка между осями труб второго и третьего рядов, соединяющего их на половине длины труб.

Среднее значение продольного шага для этого фестона определяют с учетом расчетных поверхностей второго и третьего рядов труб, существенно различающихся по величине:

s ср	s2 ' H2	s2" H3	.	(6.2)
2	H2	H3

По средним значениям s1cp и s2cp и формуле (10.14) определяют эффективную толщину излучающего слоя фестона Sф.

6.2.2. Для всех типов фестонов, представленных на рисунках, расположение труб в пучке шахматное, омывание газами - поперечное (угол отклонения потока от нормального не учитывается).

Высоту газохода а определяют в плоскости, проходящей по осям основного направления каждого ряда труб в границах фестона, указанных выше. Для фестонов, изображенных на рисунках 6.1, 6.2, 6.4, 6.5, достаточно определить высоту газохода и площадь живого сечения для первого и последнего рядов труб, т.к. расчетная поверхность всех рядов труб близка по величине.

Для фестона на рис. 6.3 определяют высоту и площадь живого сечения газохода каждого ряда, т.к. конструктивные размеры труб и величина поверхности рядов труб существенно различаются.

Ширина газохода b одинакова для всех рядов фестона, ее определяют как расстояние между плоскостями, проходящими через оси труб правого и левого боковых экранов.

Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду определяют по

формуле, м2:
Fi = ai bi – z1 i пр d ,	(6.3)

где i пр – длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую через ось труб рассчитываемого ряда, м.

Как было указано выше, для фестонов, изображенных на рис. 6.1, 6.2, 6.4, 6.5, определяют площадь живого сечения по формуле (6.3) для первого ряда Fвх и для последнего Fвых, а затем усредняют для фестона в целом. Если Fвх и Fвых отличаются друг от друга не более чем на 25 %, то среднюю площадь живого сечения находят как среднеарифметическое их значений; если они отличаются

более чем на 25 %, то
F	2 Fвх	Fвых	.	(6.4)
ср	Fвх	Fвых

Для фестона, изображенного на рис. 6.3, площадь живого сечения определяют для каждого из рядов труб: F1, F2, F3. Усреднение живого сечения производят из условия усреднения скоростей, что равносильно усреднению значений 1/Fi. Среднюю площадь живого сечения для фестона на рис. 6.3 определяют по формуле:

F		H1		H2	H3			,	(6.5)
ср		H1		H2		H3
		F1		F2		F3

где Н1, Н2, Н3 – поверхности нагрева первого, второго и третьего рядов труб с площадями живого сечения соответственно F1, F2, F3, м2.

6.2.3. Расчетная поверхность нагрева каждого ряда равна геометрической поверхности всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине трубы, измеренной по еѐ оси с учѐтом конфигурации, т.е. гибов в пределах фестона, м2:

Hi d z1i i , (6.6)

где z1i – число труб в ряду; i – длина трубы в ряду по ее оси, м.

Расчетную поверхность нагрева фестона определяют, как сумму поверхно-

стей всех его рядов, м2:
Нф = Н1 + Н2 + Н3 + … .	(6.7)

На правой и левой стенах газохода фестона расположена часть боковых экранов, поверхность которых не превышает 5 % от поверхности фестона, поэтому при тепловом расчете фестона дополнительную поверхность экрана Ндоп в области фестона суммируют с поверхностью фестона, м2:

Hф ' Hф Hдоп .

(6.8)

Дополнительную поверхность экранов определяют, как площадь боковых стен (правой и левой), покрытых экранами в газоходе фестона (снизу граница этих площадей проходит по оси первого ряда труб фестона), умноженную на угловой коэффициент бокового экрана xб (его принимают по табл. 5.1), м2:

H	доп	F хб ,	(6.9)
		СТ

где Fст – поверхность стен боковых экранов, расположенная выше 1-го ряда фестона и неучтенная при определении площади боковой стены топки м2; xб – угловой коэффициент бокового экрана.

6.3. Заполняют табл. 6.2.

Таблица 6.2

Таблица исходных данных для поверочного теплового расчета фестона

Наименование величин

Обозначение

Размерность

Величина

Температура газов перед фестоном

ф

= т

С

Энтальпия газов перед фестоном

Iф

= Iт

ккал

ккал

кг

м

3

Объем газов на выходе из топки т

Vг

м3

м3

кг

м

3

Объемная доля водяных паров

rH

O

-

2

Суммарная объемная доля трехатомных

rп

-

газов

Концентрация золы в газоходе

зл

кг/кг

Температура состояния насыщения при

tн

С

давлении в барабане (табл. V)

6.3.1. Ориентировочно принимают температуру газов за фестоном на 30 100 С ниже, чем перед ним (меньшее падение температуры для трехряд-

ных, а большее – для четырехрядных фестонов),		С:
ф = ф – (30	100).
По табл. 2.3 для полученных значений	ф	и т находят энтальпию газов

за фестонов Iфи по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов горения) определяют тепловосприятие фестона (балансовое), ккал/кг (ккал/м3):

Qбф	(Iф ' Iф ") .	(6.10)
6.3.2. По уравнению (10.3) или (10.5) определяют коэффициент теплопере-
дачи, а по уравнению (10.23) -температурный напор.
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке 1		рассчитывают по формуле
(10.8). Для определения	к по номограмме 6 предварительно рассчитывают

скорость газов в фестоне по формуле (10.10), причѐм ф ' ф " / 2 , а F = Fcp. Коэффициент теплоотдачи излучением л определяют по номограмме 9.

По формуле (10.1), принимая Н = Нф′, находят тепловосприятие фестона по условиям теплопередачи Qфт.

6.3.3. Если тепловосприятия фестона по уравнениям теплового баланса и теплопередачи отличаются более чем на 5 %, т.е.

	Qф б	Qф	т		100 5% ,	(6.11)
	Qф б
то задают новое значение температуры газов за фестоном (						ф )2. При этом ре-
комендуется принять QФб		QФт . Из уравнения теплового баланса (6.10) опреде-

ляем (Iф )2 и интерполяцией по таблице 2.3 ( ф )2. Если новое значение ( ф )2 отличается от раннее принятого ( ф )1 более чем на 50 C, то необходимо пересчитать коэффициент теплопередачи К. Далее рассчитывают новый температурный напор t и проверяют величину относительной погрешности (6.11).

Если пересчет не даст удовлетворительного результата и расхождения между новыми Qфб и Qфт останутся более 5 %, то искомую температуру газов за фестоном фнаходят графически, используя два проведенных расчета, как показано на рис. 6.6.

ккал/кг	Qф		ккал/кг
(ккал/м3)			(ккал/м3)
	Qб		Qт
	1ф	Qт =Qб	2ф
			ф
		ф
			Qб
	Qт		2ф
			оС
	1ф
	ф1	ф	ф2

Qф
Qб1ф	Q	б
			2ф	Qт =Qб
				ф	ф
т	Qт		2ф
Q 1ф					оС
ф1	ф2				ф

Рис. 6.6 Графический метод определения температуры газов за фестоном

По окончательному расчетному значению фпо табл. 2.3 при тнаходят уточненное значение энтальпии газов за фестоном Iфи тепловосприятие фестона по уравнению (6.10).

7.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОСПРИЯТИЙ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ, ЭКОНОМАЙЗЕРА, ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ И СВЕДЕНИЕ

ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА ПАРОВОГО КОТЛА

7.1.При выполнении курсового проекта в целях уменьшения ошибок и связанных с ними пересчетов до проведения поверочно-конструкторских расчетов пароперегревателя, экономайзера и воздухоподогревателя целесообразно определить тепловосприятия этих поверхностей по уравнениям теплового баланса и свести тепловой баланс парового котла в целом.

7.2.Тепловосприятия пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочей среды (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера – по уравнению его теплового баланса (по продуктам сгорания).

7.2.1. Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле, ккал/кг (ккал/м3):

	Q		Dпе	[hпе (hн hпо )] ,	(7.1)
		пе	Bр

где Dпе – паропроизводительность котла, кг/ч; hпе, hн – соответственно энтальпии перегретого и сухого насыщенного пара, ккал/кг. По табл. VII термодинамического состояния пара hпе определяют по заданным температуре tпе и давлению Рпе перегретого пара; hн – по давлению пара в барабане Рб (табл. V); hпо – съем тепла в пароохладителе, служащий для регулирования температуры перегретого пара, ккал/кг.

В рассматриваемых паровых котлах установлены пароохладители поверхностного типа, для которых при выполнении курсового проекта рекомендуется принимать hпо = 10 20 ккал/кг. Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счет излучения факела топки, для упрощения расчетов принимают равным нулю (Qпел = 0) (соответственно ранее принят угловой коэффициент фестона

хф = 1).

В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя (по балансу) численно совпадает с тепловосприятием конвекцией, ккал/кг (ккал/м3):

	Qпек = Qпе .					(7.2)
Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теплоноси-
теля (дымовых газов) имеет вид, ккал/кг (ккал/м3):
Qпе		(Iф// Iпе//			пе I0хв ).	(7.3)
Это уравнение решают относительно искомой энтальпии газов за паропе-
регревателем, ккал/кг (ккал/м3):
//	//		Qпе		0	(7.4)
Iпе	Iф			пеI	хв ,

где Iф– окончательное значение энтальпии газов за фестоном (п. 6.3.3), ккал/кг (ккал/м3); – по формуле (3.11); Iхво – по формуле (3.6); пе – по табл. 1.1.

Полученное значение энтальпии газов за пароперегревателем Iпепозволяет определить по табл. 2.3 для коэффициента избытка воздуха за перегревателем петемпературу дымовых газов за ним пе . Величины Iпеи пеиспользуют в дальнейших расчетах.

7.2.2. Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), т.к. температура горячего воздуха (после воздухоподогревателя) задана. Тепловосприятие воздухоподогревателя зависит от схемы подогрева воздуха. В случае предварительного подогрева воздуха, поступающего в воздухоподогреватель за счет рециркуляции части горячего воздуха (рис. 7.1), тепловосприятие воздухоподогревателя равно, ккал/кг (ккал/м3):

б	(ввп	Дбвп	врц )	0	0				(7.5)
Qвп		2		(Iгв	Iв ).
						tхв=30oC
			"эк		tгв
				Горячий воздух
а)
					t'в
						Вентилятор
			ух
		Уходящие газы
			"эк	Горячий воздух			tхв=30	o	C
					tгв
						Калорифер
б)
					t'в =
					80-100oC
			ух			Вентилятор
						Пар
		Уходящие газы
			"эк	Горячий воздух tхв=30oC
					tгв

в)

t'в = tхв

Вентилятор

ух

Уходящие газы

Рис. 7.1. Схемы подогрева воздуха:

а– с рециркуляцией горячего воздуха на вход воздухоподогревателя;

б– с предвключенным паровым калорифером; в – в воздухоподогревателе