6. Поверочный расчет фестона.

В котле на выходе из топки расположен четырехрядный испарительный пучок труб, образованный трубами заднего топочного экрана, с увеличенными поперечными и продольными шагами и называемый фестон. Изменение конструкции фестона связано с большими трудностями и капитальными затратами, поэтому проводим поверочный расчет фестона. Целью расчета является определение температуры газов за фестоном при заданных конструктивных размерах и характеристиках поверхности нагрева, а также известной температуре газов перед фестоном, т.е. на выходе из топки .

По чертежам парового котла составляем эскиз фестона.

Рис. 6. Эскиз фестона.

Таблица 7. Конструктивные размеры и характеристики фестона.

Наименование величин	Обозначение	Размерность	Ряды фестона					Для всего фестона
			1	2	3	4
Наружный диаметр труб		м	0,06	0,06	0,06	0,06	0,06
Количество труб в ряду		шт	20	21	20	21	-
Длина трубы в ряду		м	5,4	5,36	5,2	5,44	-
Длина проекции трубы в ряду		м	5,1	5,0	4,4	4,3	-
Шаг труб: поперечный		м	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
Шаг труб: продольный		м	-	0,25	0,25	0,25	0,25
Угловой коэффициент фестона		-	-	-	-	-	1
Расположение труб	-	-	Шахматное
Расчетная поверхность нагрева	H	м^2	20,34	21,2	19,59	21,52	82,653
Размеры газохода: высота		м	5,2	5	4,48	4,36	-
Размеры газохода: ширина		м	6,315	6,315	6,315	6,315	-
Площадь живого сечения	F	м^2	26,75	25,7	23,05	22,11	24,4
Относительный шаг труб: поперечный		-	5	5	5	5	5
Относительный шаг труб: продольный		-	4,16	4,16	4,16	4,16	4,16
Эффективная толщина излучающего слоя		м	-	-	-	-	1,378

Длину трубы в каждом ряду определяем по осевой линии трубы с учетом ее конфигурации от плоскости входа трубы в обмуровку топки или изоляцию барабана до точки пересечения оси трубы каждого ряда с плоскостью ската горизонтального газохода.

Количество труб в ряду определяем по эскизу, выполнив по всей ширине газохода разводку труб экрана в фестон.

Поперечный шаг равен учетверенному шагу заднего экрана топки. Поперечные шаги для всех рядов и всего фестона одинаковы. Продольные шагив целом определяем как среднее арифметическое значение, т.к. поверхности нагрева рядов близки между собой.

Принимаем , тем самым увеличивая конвективную поверхность пароперегревателя (в пределах5 %), что существенно упрощает расчет.

По средним значениям иопределяем эффективную толщину излучающего слоя фестона:

Расположение труб в пучке – шахматное, омывание газами – поперечное (угол отклонения потока от нормального не учитываем)

Высоту газохода a определяем в плоскости, проходящей по осям основного направления каждого ряда труб в границах фестона.

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

Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду:

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

Среднюю площадь живого сечения находим как среднее арифметическое между крайними площадями.

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

где – число труб в ряду;– длина трубы в ряду по ее оси.

Расчетную поверхность нагрева фестона определяем как сумму поверхностей всех рядов:

На правой и левой стенах газохода фестона расположена часть боковых экранов, поверхность которых не превышает 5 % от поверхности фестона, поэтому:

где – дополнительная поверхность экранов (– угловой коэффициент бокового экрана).

Таблица 8. Исходные данные для поверочного теплового расчета фестона:

Наименование величин	Обозначение	Размерность	Величина
Температура газов перед фестоном		°С	1108
Энтальпия газов перед фестоном		ккал/кг	2614,896
Объемы газов на выходе из топки		м^3/кг	6,326
Объемная доля водяных паров		-	0,0901
Суммарная объемная доля трехатомных газов		-	0,23395
Концентрация золы в газоходе		кг/кг	0,02875
Температура состояния насыщения при		°С	256,23

Ориентировочно принимаем температуру газов за фестоном на °С ниже, чем перед ним:

Принимаем °С.

Находим энтальпию газов за фестоном:

(по таблице 5 при °С и).

По уравнению теплового баланса теплоносителя определяем тепловосприятие фестона:

Уравнение теплопередачи для всех поверхностей нагрева записывают в следующем виде:

где k – коэффициент теплопередачи; – температурный напор;H – расчетная поверхность нагрева ();– расчетный расход топлива.

При сжигании каменного угля и шахматном расположении труб коэффициент теплопередачи определяем по формуле:

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией;– коэффициент теплоотдачи излучением газового объема в трубном пучке;– коэффициент использования поверхности нагрева.

Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитаем среднюю скорость газового потока:

где °С – средняя температура газов.

Для нахождения по номограмме определяеми добавочные коэффициенты:.

Для незапыленной поверхности , где.

По номограмме находим .

Степень черноты продуктов горения:

По номограмме находим .

Для незапыленного потока:

где .

Находим коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:

где – исходный коэффициент загрязнения;

–поправка на диаметр;

–поправка на фракционный состав зоны;

–поправка на эксплуатационные условия.

Коэффициент теплопередачи:

Находим температурный напор:

Находим количество теплоты:

Если тепловосприятие фестона по уравнениям теплового баланса и теплопередачи отличаются менее чем на 5 %, то температура за фестоном задана правильно:

Следовательно поверочный расчет фестона выполнен.