Расчет фестона

 

Поверочный тепловой расчёт фестона сводится к определению количества тепла, воспринимаемого фестоном. Количество теплоты, воспринимаемое фестоном, рассчитывается по уравнению теплового баланса и по уравнению теплопередачи. Результаты расчётов сравниваются, если расхождение результатов расчётов по уравнению теплового баланса и по уравнению теплопередачи не превышает 5%, то расчёт считается выполненным.

Конструктивно фестон состоит из труб заднего экрана, но размещенных с увеличенным поперечным S₁=200÷300 мм и продольным S₂=250÷400 мм шагами. При этом трубы фестона разводятся в несколько рядов Z₂. Иногда фестон выполняется из труб большего диаметра (около 100 мм), расположенных в один ряд (S₁=400÷800 мм).

Из расчета топки для предыдущей поверхности нагрева известными являются температура и энтальпия газов перед фестоном. Температура газов за фестоном принимается с последующей проверкой и уточнением ее. Кроме этого, она должна быть увязана с условиями обеспечения надежной работы пароперегревателя. Согласно [1] охлаждение дымовых газов в фестоне можно предварительно принять для однорядных фестонов (z₂=1) 7–10 ^○С, для двухрядных – 15–20 ^○С, для трехрядных фестонов – 30–40 ^○С и для четырехрядных – 50–60 ^○С (меньшее значение для влажного топлива, большее – для сухого). Количество рядов по ходу газов в фестоне Z₂ принимается из чертежа котла.

Температура обогреваемой среды постоянна и равна температуре кипения при давлении в барабане котла, температурный напор определяется по формуле

,

где = 0,5() – средняя температура газов в фестоне, ^○С; t_н − температура кипения при давлении в барабане.

Объем газов на единицу топлива V_г определяется по избытку воздуха на выходе из топки.

 

Геометрические параметры фестона

 

Геометрические параметры фестона принимаются по паспортным данным котла:

− наружный диаметр труб d_H = 60 мм;

− число рядов труб по ходу движения газов Z₂ = 4;

− поперечный шаг труб S₁ = 256 мм;

− продольный шаг труб S₂ = 180 мм;

− расположение труб - шахматное;

− размер поверхности нагрева F_ф=126.9 м²;

− живое сечение для прохода газов f =42.3 м².

 

Расчёт энтальпии дымовых газов на выходе из фестона

 

Температуру дымовых газов перед фестоном принимаем равной температуре газов на выходе из топки.

= =1050 °С,

= =19929.3 кДж/кг.

Температуру дымовых газов за фестоном определяем по формуле:

= -D _ф=1120−70=980 °С,

где принимаем D =70 °С – охлаждение газов в фестоне.

Энтальпия дымовых газов на выходе из фестона:

кДж/кг.

Расчёт теплоты, воспринимаемой фестоном, по уравнению теплового баланса

 

Теплота, воспринимаемая фестоном, складывается из двух составляющих:

Q_ф = Q_б.ф+Q_л.ф

 

1) Теплота, отданная газами Q_б.ф, кДж/кг, рассчитывается по формуле (5.5) [1] по (уравнению теплового баланса)

где – коэффициент сохранения теплоты, учитывает потери теплоты поверхностью нагрева в окружающую среду, j = 0,99;

– энтальпия газов соответственно на входе в фестон и на выходе из фестона, кДж/кг;

– изменение коэффициента избытка воздуха в поверхности охлаждения (фестона), Da =0;

– энтальпия присасываемого воздуха, кДж/кг.

кДж/кг.

 

2) Теплота Q_л.ф, кДж/кг, полученная фестоном излучением из топки, определена ранее (таб. 2.2.1)

Q_л.ф = 14249.6 кДж/кг

Тепло, полученное фестоном излучением из топки:

кДж/кг;

кДж/кг.

 

Расчёт теплоты, воспринимаемой фестоном, теплопередачей

 

Количество тепла , кДж/кг, передаваемое фестону по условию теплопередачи определяем по формуле (6.1) [1]:

,

где – расчетная теплообменная поверхность фестона, м²;

– коэффициент теплопередачи, Вт/(м² К);

– усредненный по всей теплообменной поверхности температурный напор, °С;

– расчетный расход топлива, кг/с.

1) Усредненный температурный напор определяем по рекомендациям, изложенным в [1] (см. стр. 148), при неизменной температуре одной из сред. Температуру пароводяной смеси в фестоне определяем по табл. XXIII [1] как температуру насыщения при давлении в барабане котла р_бар = 11МПа, t_ф = 318,04 °С:

^○ С;

^○ С.

Усредненный температурный напор определяем по формуле (6.47) [2]:

^○С.

2) Расчетную скорость м/с, газов в фестоне определяем по формуле (6.7) [1]:

,

где – полный объем газов при сжигании 1 кг топлива при 0,1 МПа и 0 °С, определяемый по среднему избытку воздуха в газоходе, м³/кг,

– средняя температура дымовых газов в газоходе, °С, (определяется как полусумма температур газов на входе в поверхность нагрева и на выходе из нее);

– живое сечение фестона (сечение для прохода газов), м².

^○С.

м/с.

3) Коэффициент теплопередачи , Вт/(м К), определяем по следующей формуле (см. табл. 6.1 [1]):

,

где y – коэффициент тепловой эффективности, принимается по табл. 6.4 [1], y=0,67;

– коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, Вт/(м К).

4) определяется по формуле (6.5) [1]:

,

где – коэффициент использования поверхности нагрева, учитывает неравномерное омывание поверхности газами (см. стр. 119 [1]), принимаем x=1;

– коэффициент теплоотдачи конвенций от газов к поверхности нагрева, Вт/(м К);

– коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания, Вт/(м К).

Количество тепла, передаваемое фестону по условию теплопередачи определяем по формуле:

кДж/кг.

 

Невязка баланса теплот

 

Невязка баланса теплот для фестона рассчитывается по формуле:

Невязка теплового баланса для фестона не превышает допустимого значения ±5 %, расчет фестона считается законченным.