Проверочный расчет фестона




 

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’фф+ 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:

 

.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-03-31 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: