Пуск барабанного котла на общую паровую магистраль.

Аннотация.

В данной курсовой работе рассмотрен типовой расчет промышленного парогенератора на примере парового котла Е-75-40 ГМ. Вид топлива, сжигаемого при работе котла мазут сернистый.

 

Основные параметры котла:

1. Номинальная паропроизводительность - 75 ;

2. Рабочее давление в барабане котла - 44 ;

3. Рабочее давление на выходе из пароперегревателя - 40 ;

4. Температура перегретого пара - 440 ;

5. Температура питательной воды - 150 ;

6. Температура уходящих газов - 180 ;

7. Температура горячего воздуха - 190 .

 

В расчетно-пояснительной записке содержится:

листов-

эскизов-

таблиц-

 

Техническая характеристика парогенератора Е-75-40 ГМ.

Топочная камера объемом 297 полностью экранирована трубами Ø60*3 мм с шагом 100 мм на боковых, фронтовой и задней стенах. На боковой стене топки расположены 2 горелки.

Схема испарения – трехступенчатая: в барабане расположены чистый отсек первой ступени испарения и два солевых отсека второй ступени (по торцам барабана) третья ступень вынесена в выносные циклоны Ø377 мм.

Перегреватель – с вертикально расположенными змеевиками, двухступенчатый, выполнен из труб Ø42*3 мм. Количество змеевиков – 18. Поперечный шаг труб – 75 мм, расположение - коридорное.

Экономайзер – стальной, гладкотрубный, змеевиковый, двухступенчатый, с шахматным расположением труб Ø32*3 мм. Поперечный шаг труб – 75 мм, продольный – 55 мм.

Воздухоподогреватель – трубчатый, вертикальный, с шахматным расположением труб Ø40*1,6 мм. Поперечный шаг труб – 60 мм, продольный – 42 мм.

 

Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора следующие:

 

Номинальная паропроизводительность 75 ;

Рабочее давление пара 40 ;

Температура перегретого пара 440 ;

Площадь поверхностей нагрева, :

1) лучевоспринимающая (экранов и фестона) 211 ;

2) конвективная:

- фестона 31 ;

- перегревателя: 380

- экономайзера: 1070

- воздухоподогревателя: 2150

 

 

Пуск барабанного котла на общую паровую магистраль.

Пуск включает в себя:

 

1. Заполнение котла водой.

2. Его растопку.

3. Повышение параметров до номинальных.

 

При растопке в элементах котла возникают дополнительные температурные напряжения.

Если , т.е. , металл треснет, поэтому растопку ведут медленно и осторожно.

 

Последовательность пуска:

 

1. Проводят внешний осмотр (проверяется исправность горелок, дымососа, вентилятора, запорной и регулирующей арматуры, взрывных и предохранительных клапанов, контрольно-измерительных приборов и автоматики, подвод напряжения).

2. Закрывают дренажи 3, открывают воздушники 4, линию продувки пароперегревателя 5 и линию рециркуляции воды 2.

3. Через растопочный узел РУ медленно заполняют котел водой с температурой за даэратором

4. Заполнение водой заканчивают тогда, когда уровень воды в барабане достигнет минимально допустимого значения.

5. Включают дымосос и вентилируют газоходы в течение 15 минут (для исключения возможного взрыва).

6. С помощью факела устанавливают разрежение на уровне 1 мм. вод. ст.

7. Разжигают растопочные форсунки. После достижения устойчивого горения включают вентилятор. После достаточного прогрева топки переходят на сжигание основного топлива.

8. Готовят топливный тракт. Открывают линию рециркуляции и зажигают первую горелку. После появления пара из воздушников, их закрывают.

9. Тепловыделение расходуется на нагрев металла и обмуровки, нагрев воды, парообразования. С увеличением растопки после прогрева металла теплота тратится на парообразование.

Для снижения тепловых потерь .

При растопке котел периодически подпитывается через растопочный узел, при этом постоянно следят за уровнем воды в барабане.

При давлении в барабане , открывается главная паровая задвижка ГПЗ и прогревается паропровод.

10. Для исключения пережога защищают все рабочие поверхности. При растопке расход пара снижают в 10 раз, , кроме того, в результате гидравлической разверки в отдельных змеевиках , поэтому постоянно контролируют и .

Для защиты экономайзера от пережога расхолаживание выходных петель производят за счет рециркуляции воды.

При Р >10МПа через ЭКО прокачивают воду из магистрали.

Когда , котел подключают к магистрали 9, закрывают продувочную линию, отключают линию рециркуляции.

Подачей топлива и питательной воды, поднимают параметры до номинальных.

11. Включают автоматику.

Останов паровых котлов.

1. Нормальный (плановый) останов котла производится тогда, когда параметры снижают плавно, чтобы .

2. Аварийный, когда котел немедленно останавливается при резком снижении паропроизводительности.

 

Плановый останов.

1. Снижается нагрузка до ;

2. Срабатывается угольная пыль в бункере, или отключается котел от газовой магистрали;

3. Отключают котел от паровой магистрали;

4. Котел подпитывается до верхнего предельного уровня в барабане;

5. На 15 минут открывается линия продувки пароперегревателя. Через 10 и 20 часов продувку повторяют.

При Р<5 ат, продувку осуществляют через расширитель.

После погасания факелов и вентиляции газоходов в течении 10 минут дымосос останавливают, и расхолаживание ведут естественным путем. Скорость снижения температуры 1-1,5 в минуту. Контролируют температуру стенки барабана.

При и температуре 70-80 открывают дренажи 3 и трубную систему опорожняют.

 

Аварийный останов.

Котел аварийно останавливается, когда:

1. Уровень воды в барабане выходит за допустимые пределы.

2. Расход среды в ПК прекращается более чем на 30 сек.

3. Когда выходят из строя измерительные диафрагмы и водоуказательные колонки.

4. При погасании факела в топке, пожаре в газоходах.

5. При останове вентилятора, дымососа, паровой турбины.

 

 

Расчетная часть.

 

1. Составление расчетно-технологической схемы трактов паро­вого котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха.

1.1. Расчетно-технологическая схема трактов парового котла со­ставляется на основе чертежей парового котла и задания на проектиро­вание. На рис.3 приведена схема парового котла Е-75-40 ГМ.

 

1.2. Величину коэффициента избытка воздуха на выходе из топки α_т^’’ принимают для всех паровых котлов равной 1,2 при использовании твердых топлив. По [1, табл. 1.1] находятся для заданного парового кот­ла значения присосов воздуха в газоходы, вычисляются величины коэффициентов избытка воздуха за каждым газоходом, а также их средние значения и заполняется табл. 1.1.

 

Таблица 1.1

Избытки воздуха и присосы по газоходам

№ п./п.	Газоходы	Коэффициент избытка воздуха за газоходом α"	Величина присоса Δα	Средний коэффициент из-бытка воздуха в газоходе α
	Топка и фестон	α"т = α"ф = αт = 1.1	Δαт = 0.05	αт = αт" = 1.15
	Пароперег­реватель	α"пе=α"т+Δα пе=1.13	Δαпе = 0.03	αпе = (αпе" + αт")/2 = 1.115
	Экономай­зер	α"эк=α"пе+Δα эк=1.15	Δαэк = 0.02	αэк = (αэк" + αпе")/2 = 1.14
	Воздухоподогреватель	α"вп=αух=α"эк+Δαвп=1.18	Δαвп = 0.03	αвп = (αух" + αэк")/2 = 1.165

 

2. Топливо и продукты горения.

 

2.1. Для заданного вида и марки топлива из таблиц [1, П.1 и П.2] описываем элементарный состав рабочей массы:

 

 

1. Величина теплоты сгорания Q_н^р = ккал/кг.

2. Приведенная влажность

3. Приведенная зольность

4. Для контроля проверяется баланс элементарного состава:

 

2.2. Теоретические объемы воздуха V° и продуктов горения V_RO2,.,V_N2^o, V_H2O^o при α = 1 выписываются согласно приложению из [1, табл. П.1] для твердых топлив:

 

V° = 10,45 м³/кг; V_RO2 = 1,57 м³/кг; V_N2^o = 8,25 м³/кг; V^о_H2O = 1,45 м³/кг.

 

2.3. При α > 1 объемы продуктов горения V_г, объемные доли трехатомных газов и водяных паров r_RO2, r_H2O, безразмерную концентрацию золы μ_зл, массу газов G_г, их плотность ρ_г рассчитываются по всем газоходам для средних и конечных значений α и сводятся в табл. 2.1.

 

Таблица 2.1

Объемы и массы продуктов горения, доли трехатомных газов и водяных

паров, концентрация золы.

 

№ п/п	Величина	Единицы	Vo=10,45; VRO2=1,57; VN2o=8,25; VH2Oo=1,45,45; Ap=0
Газоходы
Топка и фестон	Пароперег-реватель	Эконо-майзер	Воздухопо-догреватель
	Коэффициент избытка воздуха за газоходом α”	-	1.1	1.13	1.15	1.18
	Коэффициент избытка воздуха средний в газоходе α	-	1.1	1.115	1.14	1.165
	VH2O=VH2Oo+0,016(α-1)Vo	за	м3/кг	1,4668	-	-	1,4803
ср.	-	1,4693	1,4736	1,5778
	Vг=VRO2+VN2o+VH2O+ (α-1)Vo	за	м3/кг	12,3318	-	-	13,1813
ср.	-	12,4911	12,7566	13,0221
		за	-	0,1273	-	-	0.1191
ср.	-	0.1257	0.1231	0.1206
		за	-	0.1189	-	-	0.1123
ср.	-	0.1176	0.1155	0.1135
	rп = rRO2 + rH2O	за	-	0.2462	-	-	0.2314
ср.	-	0.2433	0.2386	0.2341
	Gг = 1-Aр/100+1,306aVo	за	кг/кг	16,0115	-	-	17,1033
ср.	-	16,2162	16,5741	16,8986
		за	кг/кг	0.0001	-	-	0.0001
ср.	-	0.0001	0.0001	0.0001
	rг = Gг/Vг	за	кг/м3	1.2984	-	-	1.2975
ср.	-	1.2982	1.2933	1.2977

 

2.4. Энтальпии воздуха и продуктов горения I_в^o, I_г^o при α = l для табличных значений рабочей массы твердых и жидких топлив и сухой массы газовых топлив берут соответственно из [1, табл. П.З (стр.21-29) и П.4 (стр. 30-32)] во всем диапазоне температур газов V_г (100-2200°C).

 

2.5. Энтальпии продуктов горения при α > 1 рассчитываются по формуле (ккал/кг, ккал/м³):

(2.1)

 

Энтальпию золы учитывают только в том случае, если приведенная зольностьуноса золы из топки (% кг/ккал): .

В данном случае энтальпия золы не учитывается.

 

2.6. Результаты расчетов сводятся в таблицу 2.2, по которой строится диаграмма I_г - ν_г (р.4).

 

 

Таблица 2.2.

Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла.

 

Газоход	Температура газов
Топка и фестон				848,4	1088,34
			806,6	1033,4
			764,8	9787,8
			723,0
			681,2	8703,2
			640,5	8168,5
			599,7	7635,7
			518,2	6582,2
			477,5	6055,5
			437,8	5538,8
			398,1	5033,1
			358,4	4531,4
			319,7	4031,7
Пароперегре-ватель				317,85	3128,85
			269,32	2648,2
			221,91	2179,91
			175,63	1720,63
Экономайзер				256,05	2214,05
			202,65	264,8
			150,75	1291,75
Воздухопо-догреватель				180,9	1322,9
			119,52	871,52
			54,9	431,4

 

3. Тепловой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива.

 

3.1. Тепловой баланс составляют для установившегося состояния парового котла на 1 кг твердого топлива и жидкого или на 1 нм³ газового топлива в виде (ккал/кг, ккал/нм³):

 

Q_р^р = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆, (3.1)

 

или в виде:

 

100 = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆. (3.2).

 

3.2. Учитывая, что для рекомендуемых к проектированию паровых котлов не применяются горючие сланцы (расход тепла на разложение карбонатов топлива Q_к = 0), располагаемое тепло топлива Q_р^р определяется по формуле:

 

Q_p^p = Q_н^р + Q_в.вн. +i_тл, (3.3)

 

3.3. Величину тепла, вносимого воздухом, подогреваемым вне парового котла, Q_b.bh. учитывают только для высокосернистых мазутов.

 

3.4. Величину физического тепла топлива i_тл учитывают только для жидких топлив. Значит, в нашем случае:

 

Q_p^p = Q_н^p = 3740 ккал/кг (3.4)

 

3.5. Потери тепла с химическим q₃ и механическим q₄ недожогом определяются по [1, табл. 3.1] в зависимости от вида топлива и производителъности парового котла.

В нашем случае при D=35 т/ч:

 

q₃ = 0.5%, q₄ = 0%.

3.6. Потеря тепла с уходящими газами находится по формуле:

 

где: I_хв^o = 9,5*V^o = 9,5 * 10,45= 99,279 ккал/кг.

 

Величина энтальпии уходящих газов I_ух определяется линейной интерполяцией по таблице 2.2 для заданной температуры уходящих газов n _yx=180^oC и коэффициенте избытка воздуха α = α^"_вп=1,18 (табл1.1).

 

где I_ух=597,6 ккал/кг.

 

Для всех паровых котлов и топлив, указанных в [1, табл П.1 и П.2], значение должно находиться в пределах 4,5-11%. В нашем случае это условие выполняется.

 

3.7. Потеря тепла от наружного охлаждения котла q₅ находится по [1, рис 3.1]:

 

q₅ = 0,75%.

 

3.8. Потери с физическим теплом шлака q₆ учитывают только при сжигании твердых топлив если:

.

– не учитывается.

 

3.9. КПД парового котла брутто находится по методу обратного баланса.

 

η_пк = 100 - (q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆), (3.6)

 

η_пк = 100 - (5,0317 + 0,5 + 0,75) = 93,72%.

 

При расчете конвективных поверхностей нагрева долю потери тепла q₅, приходящуюся на отдельные газоходы, учитывают введением коэффициента сохранения тепла:

(3.7)

 

где: η_пк = q₁ - коэффициент полезного действия парового котла "брутто",%

 

3.10. Расход топлива, подаваемого в топку:

(3.8)

 

где Q_пк - количество теплоты, полезно отданное в паровом котле:

(3.9)

 

где D_k – паропроизводительность котла, т/ч.

Значение энтальпии перегретого пара i_ne находится по [1, табл. П.7] по заданным давлению Р_пе и температуре t_ne пара за пароперегревателем. Энтальпию питательной воды - по [1, табл. П.6] по заданным температуре t_пв и давлению Р_пв питательной воды за регулятором питания котла (Р_пв=1,08Р_б, где Р_б - давление в барабане котла).

P_пв = l,08 * 44 = 47,52 кгc/cм²,

 

3.11. Расход топлива, найденный по (3.8), используют в расчете элементов системы пылеприготовления при выборе числа и производительности углеразмольных мельниц, числа и мощности горелочных устройств. Но тепловой расчет парового котла, определение объемов дымовых газов и воздуха и количества тепла, отданного продуктами горения поверхностям нагрева, производятся по расчетному расходу фактически сгоревшего топлива с учетом механической неполноты горения:

 

. Т.к q₄=0

B_р=B

4. Выбор схемы топливосжигания.

Для котла Е-75-40 ГМ и топлива мазут сернистый. Схема подготовки и подачи топлива представлена на рис. 4.1.

На рис.4.2 изображена схема горелки БКЗ для мазута сернистого.

 

5. Поверочный расчет топки.

 

Задачей поверочного расчета является определение температуры газов на выходе из топки при заданных ее конструктивных размерах. Конструктивные размеры топки определяют по чертежам парового котла, заданного для курсового проекта.

 

5.1. Определение конструктивных размеров и характеристик топочной камеры. На рис.5 показана схема топочной камеры. Конструктивные характеристики занесены в табл. 5.1. При расчете конструктивных размеров топки важно правильно определить “активный” объем топочной камеры. Границами объема являются плоскости, проходящие через осевые линии экранных труб, а в выходном сечении – плоскость, проходящая через осевые линии труб первого ряда фестона. В котле Е-75-40 ГМ границей объема в нижней части топки является под.

5.2. Геометрические размеры, необходимые для расчетов и систематизируемые в табл. 5.1, в основном берут с чертежа, пользуясь указанными на них размерами.

Расчетную ширину фронтовой и задней стен топки определяют расстоянием между плоскостями, проходящими через оси труб боковых экранов, а ширину боковых стен между плоскостями, проходящими через оси труб фронтового и заднего экранов. Освещенную длину фронтовой и задней стен топки определяют по фактическим размерам плоскости, проходящей через оси труб соответствующего экрана в пределах объема топки.

Площадь боковой стены в границах активного объема топки определяют как площадь указанных фигур, пользуясь простейшими математическим приемами.

Геометрические размеры плоскости фестона и выходного окна топки совпадают. Ширину определяют расстоянием между плоскостями, проходящими через оси труб боковых экранов, а длину (высоту) – по действительному размеру конфигурации оси трубы первого ряда фестона в пределах активного объема топки. Фестон и задний экран условно разделяют воображаемой плоскостью, являющейся продолжением ската горизонтального газохода.

Наружный диаметр труб d, шаг между ними S, число труб в экране z и расстояние от оси трубы до обмуровки e принимают по чертежу.

 

Таблица 5.1.

Конструктивные размеры и характеристики топочной камеры.

 

№ п/п	Наименование величин	Обозначение	Единица	Источ-ник или фор-мула	Топочные экраны	Выходное окно
Фронтовой	Боко-вой	Задний
Основ-ная часть	Под или хол. вор.	Основ-ная часть	Под или хол. вор.
	Расчётная ширина экранированной стены	bст	м	Чертёж и эскиз	bфст = 5,78	bф’ст = 5,78	bбст = 5,02	bзст = 5,78	bз’ст = 5,78	bок = 5,78
	Освещённая длина стены	lст	м	Чертёж и эскиз	lфст = 13,43	lф’ст = 2,35	-	Lзст = 7,7	lз’ст = 2,5	lок = 4,0
	Площадь стены	Fст	м2	bст* lст	Fфст = 77,63	Fф’ст = 13,58	Fбст = 51,37	Fзст = 44,5	Fз’ст = 14,47	Fок = 23,12
	Площадь участка стены, не закрытого экранами, например занятого амбразурами горелок, соплами и т.п.	F iст	м2	Чертёж и эскиз	Fфiст = 2,625	-	-	-	-	-
	Наружный диаметр труб	d	м	Чертёж и эскиз	dф = dф’ = dб = dз = dз’ = dз’ = 0,06
	Число труб в экране	z	шт	Чертёж и эскиз	zф = 53	zф’ = 53	zб = 45	zз = 53	zз’ = 53	-
	Шаг экранных труб	S	м	Чертёж и эскиз	Sф = 0,1	Sф’ = 0,1	Sбср = 0,1	Sз = 0,1	Sз’ = 0,1	-
	Относительный шаг труб	S/d	-	-	1,67	1,67	1,67	1,67	1,67	-
	Расстояние от оси трубы до обмуровки	e	м	Чертёж и эскиз	eф = 0,06	eф’ = 0,06	eб = 0,06	eз = 0,06	eз’ = 0,06	-
	Относительное расстояние до обмуровки	e/d	-	-						-
	Угловой коэффициент экрана	x	-	Ном. 1а	xф = 0,93	xф’ = 0,1	Xб = 0,93	xз = 0,93	Xз’ = 1	xок = 1
	Коэффициент, учитывающий загрязнение	ζ	-	Таблица 2.2	ζ ф = 0,65	ζ ф’ = 0,2	ζ б = 0,65	ζ з = 0,65	ζ з’ = 0,2	ζ ок = 0,65
	Коэффициент тепловой эффективности экрана	ψ	-	x*ζ	ψ ф = 0,6045	ψ ф’ = 0,2	ψ б = 0,6045	ψз = 0,6045	Ψз’ = 0,2	Ψок = 0,65

 

 

Среднее значение тепловой эффективности Ψ_ср для топки в целом определяют по формуле:

 

,

где в знаменателе – расчетная площадь стен топки, которую определяют как сумму площадей (плоскостей), ограничивающих активный объем топки, (из табл. 5.1); в числителе – алгебраическая сумма произведений коэффициентов тепловой эффективности экранов на соответствующих этим экранам площади стен, покрытые испарительными поверхностями ; - площади участков стен i – ого экрана, не защищенных трубами.

 

Площадь стен топки:

 

F ^тст = F^фст + F^ф’ст + 2* F^бст + F^зст + F^з’ст + Fок =

= 77,63 + 13,58 + 102,7 + 44,5 + 14,45 + 23,12 = 276 м².

 

Тогда среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки:

 

ψср = [0,6045*(77,63 – 2,625) + 0,2*13,58 + 2*0,6045*51,35 +

+0,6045*44,5 + 0,2*14,45 + 0,65*23,12] /276 = 0,507.

 

Активный объем топочной камеры определяют по формуле:

 

Vт = F^бст* bт = 51,35*5,78 = 297 м³ (5.2)

 

Эффективную толщину излучающего слоя в топке определяют по формуле:

Sт = 3,6 * Vт / F ^тст = 3,6*297 / 276 = 3,874 м. (5.3)

 

5.3. Расчет теплообмена в топке.

 

5.3.1. Расчет основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчетная формула связывает безразмерную температуру газов на выходе из топки с критерием Больцмана Bо, степенью черноты топки и параметром M, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок. При расчете используется в качестве исходной формулы:

 

, (5.4)

 

где θ_т^” - безразмерная температура на выходе из топки;

Т_т^” = v_т^”+273 – абсо­лютная температура газов на выходе из топки, K;

T_a = ν_a+273 – температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании топлива;

a_т – сте­пень черноты топки;

М – параметр, учитывающий характер распределения температур по высоте топки;

Во – критерий Больцмана определяется по формуле:

 

(5.5)

 

Из формул (5.4) и (5.5) выводится расчетная формула для опреде­ления температуры газов на выходе их топки υ_т^”:

 

 

– коэффициент сохранения тепла;

– - расчетный расход топлива;

– - расчетная площадь стен топки;

– - средний коэффициент тепловой эффективности экранов;

– - коэффициент излучения абсолютно черного тела, ;

– - средняя суммарная теплоемкость продуктов горения 1 кг топлива в интервале температур газов от до , .

 

5.3.2. Определяется полезное тепловосприятие в топке Q_т и соответствующая ей адиабатическая температура горения Т_а.

(5.7)

 

где Q_p^p, q₃, q₄ – по данным пункта 3, q₆ – в данном случае не учитывается.

Количество тепла вносимое в топку с воздухом:

 

Q_в = Q_гв + Q_xв = (α_т'' - Δα_т - Δα_пл)∙I_гв^о + (Δα_т + Δα_пл)∙I_хв^о, (5.8)

 

где I_гв^о и I_хв^о – энтальпии теоретических объемов воздуха соответственно горячего и холодного:I⁰_гв = 636 ккал/кг; I⁰_хв = 95 ккал/кг. Присосы из табл. 1.1. α_пл = 0.05 – присос в топку (из [2, табл.2.3]).

 

Q_в = (1.1 - 0.05) · 636 + 0,05· 95 = 672,5 ккал/кг.

 

Подставляя все данные в (5.7) получаем:

Qт = 9548,44*(100 – 0,5)/100 + 672,5 = 9567,88 ккал/кг

 

Полезное тепловыделение в топке Qт соответствует энтальпии га­зов Iа, которой они располагали бы при адиабатическом сгорании топли­ва, т.е. = , по значению которой из таблицы 2.2. находят адиабатическую температуру горения при

Iт=9567,8 Vа=1991^oС

 

5.3.3. Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяется по формуле

 

М = А – В - x_т, (5.9)

 

где А = 0.54 и В = 0.2 – опытные коэффициенты.

Относительное положение максимума температур факела в топке определяется по формуле

x_т = x_г +Δх, (5.10)

 

где x_г = h_г/Н_г – относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения горелок (от пода топки) к общей высоте топки (от пода топки до середины выходного окна из топки); h_г=2,142м, x_г = 0.2279

 

X_г=0,54-0,2*0,2279=0,49

 

5.4.4. Степень черноты а_т и критерий Больцмана Во зависят от ис­комой температуры газов на выходе из топки υ_т''.

Ориентировочно примем υ_т'' = 1000°С; при этом I_т^'' = 4461 ккал/кг.

Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топ­лива от υ_a до υ_т'' определяют по формуле

 

(Vc)ср = (Qт-I^’’т)/(υа-υ^’’т) = (9567,8–4461)/(1991–1000) = 5,21 ккал/(кг*°C), (5.11)

 

где – энтальпия продуктов горения 1 кг топлива для принятой нами температуры газов , определяем по таблице 2.2 при

 

5.4.5. Степень черноты топки определяется по формуле

(5.12)

 

где а_ф- эффективная степень черноты факела.

 

При камерном сжигании жидкого топлива основными излу­чающими компонентами являются трехатомные газы (С0₂ и H₂O). В этом случае а_ф определяется по формуле

(5.13)

 

k_г = 0.5 (м∙кгс/см²)^-1 - коэффициент ослабления лучей топочной средой определяется по номограмме 3 [2, рис.2.4].

В зависимости от r_H2O = 0,182 произведение

 

Р_п∙S_т = 1.05 (м∙кгс/см²),

 

где P_п = P*r_п = r_п = 0,27 кгc/cм² (P = 1 кгс/см²).

 

Пo (5.13) aф = 1 – e^{–0,2377*1*3,746} = 0,5917.

По (5.12)

 

K_c – коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами

 

5.4.6. Подставляя М, а_ф, а_т, (Vc)_cp в формулу (5.6), получаем:

Так как полученная υ_т^'' = 1059°C менее чем на 100 градусов отличается от υ_т'' = 1000°C, принятой в начале расчетов, то принимаем υ_т’’ = 1059°С и I_т''=4720 ккал/кг.

 

5.4.7. Определяется количество тепла, переданное излучением топ­ке по формуле

Q_л = φ(Q_т – I^’’_т) = 0,9919*(9567,8 – 4720) = 4807 ккал/кг (5.15)

 

5.4.8. Удельное тепловое напряжение объема топки рассчитывается по формуле

q_V = B_р*Q^р_р / V_т = 5923,8*8940 / 297 = 178,3 Мкал/(м²*ч) (5.16)

 

Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок рассчитывается по формуле

(5.17)

 

где f = b^ф_ст*b^б_ст = 5,87*5,02 = 29,4674 м² – сечение топки.

 

6. Поверочный расчет фестона.

 

6.1. По чертежам и эскизу составляют таблицу 6.1. конструктивных размеров и характеристик фестона, определяем расчетную поверхность и площадь живого сечения для прохода газов. Конструктивные размеры определяем для каждого ряда труб фестона и для поверхности в целом.

6.2. Конструктивные размеры и характеристики фестона. Длина трубы l_i определяется по осевой линии трубы с учетом ее конфигурации. Поперечный шаг S₁ равен восьми шагам заднего экра­на.

 

Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду опре­деляется по формуле

 

F_i=a_i*b-z_1*l_inp*d, (6.1)

где – длина проекции трубы на плоскости сечения, проходящую через ось труб рассчитываемого ряда, м;

- высота газохода, м;

- ширина газохода, м (одинакова для всех рядов фестона);