Паровые котлы (стр. 3 из 5)

Поперечный шаг S₁ равен утроенному шагу заднего экрана топки, т.к. этот экран образует три ряда фестона. Поперечные шаги для всех рядов и всего фестона одинаковы. Продольный шаг между первым и вторым рядами определяют как кратчайшее расстояние между осями труб этих рядов S₂^’, а между вторым и третьим рядами S₂^’’ как длину отрезка между осями труб второго и третьего рядов, соединяющего их на половине длины труб. Среднее значение продольного шага для фестона определяют с учетом расчетных поверхностей второго и третьего рядов труб, существенно различающихся по величине:

Принимаем x_ф = 1, тем самым увеличиваем конвективную поверхность пароперегревателя (в пределах 5%), что существенно упрощает расчёт.

По S₁^ср и S₂^ср определяем эффективную толщину излучающего слоя фестона S_фрасположение труб в пучке – шахматное, омывание газами – поперечное (угол отклонения потока от нормали не учитываем). Высоту газохода ‘а’ определяют в плоскости, проходящей по осям основного направления каждого ряда труб в границах фестона. Ширина газохода ‘b’ одинакова для всех рядов фестона, её определяют как расстояние между плоскостями, проходящими через оси труб правого и левого боковых экранов.

Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду:

F_i = a_i×b - z₁×l_i_пр×d; где l_i_пр – длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую через ось труб расчитываемого ряда.

F_ср находим как среднее арифметическое между F₁ и F₃.

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:

Н_i = p×d×z₁_i×l_i; где z₁_i – число труб в ряду; l_i – длина трубы в ряду по её оси. Расчётная поверхность нагрева фестона определяют как сумму поверхностей всех рядов:

Н_ф = Н₁ + Н₂ + Н₃ = 9,966+8,666+5,765 = 24,3977 м;

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

Н_доп = SF_ст·x^б= (1,7062 + 1,7062)·0,99 = 3,3782 ÞН_ф^’ = Н_ф + Н_доп = 27,776 м;

Составляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона.

Ориентировочно принимают температуру газов за фестоном на 30¸100⁰С ниже, чем перед ним:

Наименование величин	Обозначение	Размерность	Величина
Температура газов перед фестоном	J_ф^’=J_т^’’	⁰С	1053,4
Энтальпия газов перед фестоном	I_ф^’=I_т^’’	ккал/кг	4885,534
Объёмы газов на выходе из топки при a¢¢_т	V_г	м³/кг	12,559
Объёмная доля водяных паров	r_H2O	--	0,1216
Объёмная доля трёхатомных газов	r_RO2	--	0,2474
Температура состояния насыщенияпри давлении в барабане Р_б=45кгс/см²	t_н	⁰С	256,23

7. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла

При выполнении расчёта в целях уменьшения ошибок и связанных с ними пересчётов до проведения поверочно-конструкторских расчётов пароперегревателя целесообразно определить тепловосприятия этих поверхностей по уравнениям теплового баланса и свести тепловой баланс по паровому котлу в целом.

Тепловосприятия пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера – по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов сгорания).

Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле:

Находим при P_пе=40 кгс/см² и t_пе=440^oC Þi_пе=789,8 ккал/кг; при P_б=45 кгс/см² и температуре насыщения Þi_н=668,1 ккал/кг; Di_по=15 ккал/кг;

Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счёт излучения факела топки, принимаем для упрощения расчётов равным нулю(Q_пе^л=0), а угловой коэффициент фестона Х_ф=1. В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя численно совпадает с тепловосприятием конвекцией: Q_пе^к= Q_пе.

Полученное значение энтальпии газов за пароперегревателем позволяет определить температуру дымовых газов за ним u²_пе=601,52⁰С;

Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), т.к. температура горячего воздуха (после воздухоподогревателя) задана. Тепловосприятие воздухоподогревателя зависит от схемы подогрева воздуха. Т.к. предварительный подогрев воздуха, и рециркуляция горячего воздуха отсутствуют, то тепловосприятие воздухоподогревателя определяем:

где I^о_гв находим по t_гв=220^oC ÞI^о_гв=745,2 ккал/кг;

b²_вп – отношение объёма воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому:

Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (продуктам сгорания) имеет вид:

где I_ух – энтальпия уходящих газов, которую находим по t_ух=150^oC ÞI_ух=709,135 ккал/кг;

I^о_ух – энтальпия теоретического объёма воздуха, которую при

t_прс=( t_гв+ t^’_в)/2=(220+30)/2=125 ^oC ÞI_прс=421 ккал/кг;

Полученное значение энтальпии газов за экономайзером позволяет определить температуру дымовых газов за ним u²_эк=301,87⁰С;

Тепловосприятие водяного экономайзера определяют по уравнению теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):

Определяем невязку теплового баланса парового котла:

8. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя

Целью поверочно-конструкторского расчёта пароперегревателя является определение его поверхности нагрева при известных тепловосприятиях, конструктивных размерах и характеристиках. Тепловосприятие пароперегревателя определено ранее, конструктивные размеры и характеристики поверхности заданы чертежом. Решением уравнения теплопередачи определяют требуемую (расчётную) величину поверхности нагрева пароперегревателя, сравнивают её с заданной по чертежу и принимают решение о внесении конструктивных изменений в поверхность.

По чертежам парового котла составляем эскиз пароперегревателя в двух проекциях на миллимет-ровой бумаге в масштабе 1:25.

По чертежам и эскизу заполняем таблицу:

Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя

Наименование величин		Обозн.	Раз-ть	Величина
Наружный диаметр труб	d	м	0,032
Внутренний диаметр труб		d_вн	м	0,026
Количество труб в ряду		z₁	-	68
Количество труб по ходу газов		z₂	-	18
Шаг труб: поперечный		S₁	м	0,075
продольный		S₂	м	0,055
Относительный шаг трубпоперечный		S₁/d	-	2,344
продольный		S₂/d	-	1,719
Расположение труб змеевика		-	-	шахматное
Характер взаимного течения		-	-	перекрестный ток
Длина трубы змеевика		l	м	29,94
Поверхность, примыкающая к стенке		F_ст×х	м²	21,353
Поверхность нагрева		H	м²	226,01
Размеры газохода: высота на входе высота на выходе		a¢a²	мм	1,68
ширина		b	м	5,2
Площадь живого сечения на входе		F¢	м²	5,363
Площадь живого сечения на выходе		F²	м²	5,363
Средняя площадь живого сечения		F^ср	м²	5,363
Средняя эффективная толщина излучающего слоя		S_ф	м	0,119
Глубина газового объёма до пучка		l_об	м	1,35
Глубина пучка		l_п	м	0,935
Количество змеевиков, включённых параллельно по пару		m	шт.	68
Живое сечение для прохода пара		f	м²	0,0361

Поверхность нагрева для каждой ступени пароперегревателя определяют по наружному диаметру труб, полной длине змеевика (с учётом гибов) l и числу труб в ряду (поперёк газохода) z₁. В неё также включается поверхность труб, примыкающих к обмуровке, называемая дополнительной, которую определяют как произведение площади стены (потолка) F_ст, занятой этими трубами, на угловой коэффициент х, определяемый по номограмме на основании соотношений S₁/d и е/d причём е/d@r/d =0,5 Þ х=0,75. Таким образом, с учётом особенностей конструкции пароперегревателей поверхность нагрева определяем по формуле: