Паровой котел БКЗ – 75 – 39 ГМА

      Где S_т – эффективная толщина излучаемого слоя в топке; P – давление в топке, для паровых котлов, работающих без наддува Р = 1 кгс/см² .

 Коэффициент ослабления лучей k_г топочной средой определяют по номограмме.

 
 

      Коэффициент ослабления лучей k_с сажистыми частицами определяют по формуле:

 

          Где       -- температура газов на

выходе из топки;   -- соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива;

 

 

 

 
 
 
 
 
 

5.2.6) Определяем количество тепла, переданное излучением в топке:

7. Определим тепловые нагрузки топочной камеры:

Удельное тепловое напряжение объёма топки:

Допуск 250¸300 Мкал/м³×ч; 

  Удельное тепловое напряжение сечения топки в области  горелок: 
 

VI. Поверочный расчёт фестона. 

6.1.)     В котле, разрабатываемом в  курсовом проекте, на выходе из топки расположен трёхрядный испарительный пучок, образованный трубами заднего 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.

2. По чертежам парового котла составляют эскиз фестона.
3. По чертежам парового котла составляем таблицу:

 
 

      Длину трубы в каждом ряду L_i определяем по осевой линии трубы с учётом её конфигурации от плоскости входа трубы в обмуровку топки или изоляцию барабана до точки перечения оси трубы каждого ряда с плоскостью ската горизонтального газохода. Количество труб в ряду Z₁ определяют по эскизу, выполнив по всей ширине газохода разводку труб экрана в фестон.

      Поперечный  шаг S₁ равен утроённому или уетверённому шагу заднего экрана топки, если этот экран образует соответственно три или четыре ряда фестона. Поперечные шаги для всех рядов и всего фестона одинаковы. Продольные шаги S₂^ср в целом определяем как среднее арифметическое значение, т.к поверхности нагрева рядов близки между собой.

Принимаем Х_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_ф 
 
 

4. Расположение  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.
5. Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду:

                              F_i = a_i×b - Z₁× l_iпр×d;   где l_iпр – длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую через ось труб расчитываемого ряда.

F_ср находим как среднее арифметическое между F₁ и F₄.

6.6)  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×Z_1i× l_i;  где Z_1i – число труб в ряду; l_i – длина трубы в ряду по её оси.

      Расчётная поверхность нагрева фестона определяют как сумму поверхностей всех рядов:

Н_i = Н₁ + Н₂ + Н₃  = 13,194+13,119+13,2701= 39,5841 м;

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

Н_доп = х^б×F_ст Þ Н_i^I = Н_ф + Н_доп = 39,5841 + 2,8288^.0,905 = 42,1295 м;

6.7)   Составляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона.

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

 
 

      Для                                                   находим энтальпию газов за фестоном

и по уравнению  теплового баланса определяем тепловосприятие  фестона:

        

9. Уравнение теплопередачи для всех поверхностей нагрева записывают в следующем  виде:

Где k—коэффициент теплопередачи,Dt—температурный напор,

 Н—расчётная  поверхность нагрева.

6.9.1) При сжигании газа коэффициент теплопередачи определяют по формуле:

 

      Где a_к—коэффициент теплоотдачи конвекцией; a_л—коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; y -- коэффициент тепловой эффективности поверхности; x = 1; 

6.9.2) Для определения a_к—коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитаем среднюю скорость газового потока: 
 
 

y для фестона при скорости газов 3,0827 м/с равен 0,85;

      Для нахождения a_к  по номограммам определяем a_н=30,8 ккал/м²×ч×^оС и добавочные коэффициенты: С_z=0,98; С_ф=1,022; С_s=0,94; Þ a_к =  a_н×С_z×С_ф×С_s = 38×0,92×0,97×0,94 = 31,9 ккал/м²×ч×^оС;

3. Для нахождения a_л используем номограммы и степень черноты продуктов горения ‘a’:

Для незапылённой поверхности k×p×S = k_г×r_n×S×p, где р = 1кгс/ см²; r_n=0,2707;

 
 
 

р_n×S = r_n×S = 0,9544×0,2707 = 0,2583;

 По номограмме находим k_г = 1,037; Þ  

По номограмме находим С_г=1; a_н=155,814 ккал/м²×ч×^оС; Þ a_л =  a_н×а×С_г =155,814×1×0,1526=23,78 ккал/м²×ч×^оС; 

6.9.4)  

 

Находим температурный  напор:

 
 
 

6.10) Если тепловосприятия фестона по уравнениям теплового баланса и теплопередачи отличаются менее чем на 5%, то температура за фестоном задана правильно:

 
 
 

т.о поверочный расчёт выполнен. 
 
 
 
 

VII. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера,

  воздухоподогревателя  и сведение теплового  баланса парового  котла. 

1. 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.
2. Тепловосприятия пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера – по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов сгорания).
3. Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле: