В котле, разрабатываемом в курсовом проекте, на выходе из топки расположен четырёхрядный испарительный пучок, образованный трубами бокового 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 
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 таблицу:
Таблица 6.1
Конструктивные размеры и характеристики фестона.
| Наименование величин | Обозн. | Разм-ть | Ряды фестона | Для всего фестона | ||||
| Наружный диаметр труб | d | м | 0,06 | |||||
| Количество труб в ряду | z1 | - | - | |||||
| Длина трубы в ряду | li | м | 4,8 | 4,96 | 5,04 | 5,24 | - | |
| Поперечный шаг труб | S1 | м | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | |
| Продольный шаг труб | S2 | м | - | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | |
| Угловой коэф. фестона | Хф | - | - | - | - | - | ||
| Расположение труб | Шахматное | |||||||
| Расчётная поверхность нагрева | H | м2 | 18,096 | 19,634 | 19,001 | 20,74 | 81,345 | |
| Высота газохода | ai | м | 4,88 | 4,72 | - | |||
| Ширина газохода | b | м | 6,315 | 6,315 | 6,315 | 6,315 | - | |
| Площадь живого сечения | F | м2 | 25,297 | 23,86 | 24,5784 | |||
| Относительный поперечный шаг труб | S1/d | - | ||||||
| Относительный продольный шаг труб | S2/d | - | - | 4,167 | 4,167 | 4,167 | 4,167 | |
| Эффективная толщина излучающего слоя | Sф | м | - | - | - | - | 1,3784 | |
Принимаем Хф = 1, тем самым увеличиваем конвективную поверхность пароперегревателя (в пределах 5%), что существенно упрощает расчёт.
По S1ср и S2ср определяем эффективную толщину излучающего слоя фестона Sф:
Расположение труб в пучке - шахматное, омывание газами - поперечное (угол отклонения потока от нормали не учитываем). Высоту газохода 
определяем в плоскости, проходящей по осям основного направления каждого ряда труб в границах фестона. Ширина газохода 
одинакова для всех рядов фестона, её определяем как расстояние между плоскостями, проходящими через оси труб правого и левого боковых экранов.
Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду:
Fi = ai×b - Z1× liпр×d,
где liпр - длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую через ось труб рассчитываемого ряда, м.
Для нашего фестона определяем площадь живого сечения для первого ряда Fвх и для последнего Fвых, а затем усредняем для фестона в целом.
вх=4,88×6,315-20×4,6×0,06=25,2972 м2;вых=4,72×6,315-21×4,72×0,06=23,8596 м2;
ср находим как среднее арифметическое между F1 (Fвх) и F4 (Fвых). Fср=24,5784 м2.
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 = p×d×Z1i× li,
где Z1i - число труб в ряду; li - длина трубы в ряду по её оси.
Н1=3,14×0,06×20×4,8=18,0956 м2;
Н2=3,14×0,06×21×4,96=19,634 м2;
Н3=3,14×0,06×20×5,04=19,001 м2;
Н4=3,14×0,06×21×5,24=20,7425 м2.
Расчётная поверхность нагрева фестона определяют как сумму поверхностей всех рядов:
Нф = Н1 + Н2 + Н3 + Н4 = 18,0956+19,634+19,001+20,7425 = 77,473 м2;
Дополнительная поверхность экранов (Ндоп):
Ндоп = SFст×Xd= 3,991525×0,97 = 3,87178 м2;
Общая поверхность нагрева фестона:
Н’ф =Нф+ Ндоп=77,473+3,87178=81,345 м2.
Составляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона (табл.6.2).
Ориентировочно принимаем температуру газов за фестоном на 
ниже, чем перед ним: 
. Этой температуре соответствует энтальпия газов на выходе из фестона 
Таблица 6.2
| Наименование величин | Обозначение | Размерность | Величина |
| Температура газов перед фестоном |  0С1129,8024
| ||
| Энтальпия газов перед фестоном |   ккал/кг2552,8463
|
Объёмы газов на выходе из топки при a¢¢т 
| м3/кг6,0084 | |||
| Объёмная доля водяных паров |  -0,11557
| ||
| Объёмная доля трёхатомных газов |  -0,26367
| ||
| Концентрация золы в газоходе |  кг/кг0,011
| ||
| Температура состояния насыщения при давлении в барабане |  0С256
|
По уравнению теплового баланса определяем тепловосприятие фестона (балансовое):
Уравнение теплопередачи для всех поверхностей нагрева записывают в следующем виде:
,
где k - коэффициент теплопередачи (
), Dt - температурный напор (0С), Н - расчётная поверхность нагрева (м2), Bр - расчетный расход топлива (кг/ч). Нам неизвестны коэффициент теплопередачи и температурный напор. Определим коэффициент теплопередачи:
При сжигании твердых топлив и шахматном расположении труб коэффициент теплопередачи определяют по формуле:
где 
-коэффициент теплоотдачи конвекцией (
); 
-коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке (
); x = 1, 
- коэффициент загрязнения.
Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитаем среднюю скорость газового потока в каждой поверхности нагрева по формуле:
.
В этой формуле 
- средняя температура газов для фестона, 
, 
- площадь живого сечения для прохода газов (берем из табл.6.1.), 
.
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб 
считается по формуле:
,
где 
- коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяемый только диаметром труб и скоростью потока газа или воздуха, 
- поправка на число рядов труб по ходу газа или воздуха, 
- поправка на компоновку трубного пучка, 
- поправка на изменение физических свойств газа или воздуха в зависимости от средней температуры потока и объемной доли водяных паров в дымовых газах. Все эти коэффициенты определяем по номограммам:
Находим 
Для нахождения 
по формуле 
используем номограммы и степень черноты продуктов горения 
: 
.
Для запылённого потока 
, где 
и 
уже известны, а 
и 
найдем по номограммам:
, 
.
. Найдем 
:
.
Теперь надо найти 
по номограмме 19. Но перед этим надо найти температуру загрязнения стенки 
по приближенной формуле: 
По номограмме найдем 
. Теперь мы можем найти коэффициент теплоотдачи излучением газового объема в трубном пучке:
.
Определим коэффициент теплоотдачи от газов к стенке 
:
.
Найдем коэффициент загрязнения 
по формуле:
,
где 
- исходный коэффициент загрязнения (по экспериментальным данным), зависящий от скорости газов и относительного продольного шага труб; 
- поправка на диаметр; 
- поправка на фракционный состав золы; 
- поправка на эксплуатационные условия.
Найдем по номограмме: 
. Найдем 
по номограмме: 
. Определим поправку 
по справочной таблице. Так как у нас каменный уголь, то 
.
Рассчитаем коэффициент загрязнения:
Теперь мы можем найти коэффициент теплопередачи 
:
Для того чтобы найти 
по уравнению теплопередачи, осталось найти температурный напор 
:
где 
- средняя температура в фестоне (греющей среде), а 
- средняя температура в барабане (обогреваемой среде). Обе температуры нам известны: 
, 
. Найдем температурный напор:
Определяем тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи:
Определим, на сколько процентов отличаются между собой тепловосприятия фестона по уравнениям теплового баланса и теплопередачи:
Расхождения между 
составили менее 5%, значит окончательное расчетное значение 
, энтальпия газов за фестоном 
Тепловосприятие фестона:
.