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; tн − температура кипения при давлении в барабане.
Объем газов на единицу топлива Vг определяется по избытку воздуха на выходе из топки.
Геометрические параметры фестона
Геометрические параметры фестона принимаются по паспортным данным котла:
− наружный диаметр труб dH = 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 Fф=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,
= =19 929.
3 кДж/кг.
Температуру дымовых газов за фестоном определяем по формуле:
= -(ф=1120−70=980 (С, где принимаем (=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:
Qф = Qб. ф+Qл.ф
1) Теплота, отданная газами Qб. 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, (= 0,99;
— энтальпия газов соответственно на входе в фестон и на выходе из фестона, кДж/кг;
— изменение коэффициента избытка воздуха в поверхности охлаждения (фестона), ((=0;
— энтальпия присасываемого воздуха, кДж/кг.
кДж/кг.
2) Теплота Qл. ф, кДж/кг, полученная фестоном излучением из топки, определена ранее (таб. 2.
2.1)
Qл.ф = 14 249.
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 рбар = 11МПа, tф = 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/(мК), определяем по следующей формуле (см. табл. 6.1 [1]):
где (- коэффициент тепловой эффективности, принимается по табл. 6.4 [1], (=0,67;
— коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, Вт/(мК).
4) определяется по формуле (6.5) [1]:
где — коэффициент использования поверхности нагрева, учитывает неравномерное омывание поверхности газами (см. стр. 119 [1]), принимаем (=1;
— коэффициент теплоотдачи конвенций от газов к поверхности нагрева, Вт/(мК);
— коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания, Вт/(мК).
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.
1. Акимов Ю. И., Васильев А. В., Мусатов Ю. В.: Под редакцией Антропова Г. В.
«Тепловой расчет котлоагрегатов», СГТУ, Саратов, 1994
Тепловой расчёт котельных агрегатов. (Нормативный метод)/Под редакцией Н. В. Кузнецова. — М.: Энергия, 1973. -296с.
3. Резников М. И. Парогенераторные установки электростанций. — М.: Энергия, 1974. -360с.
4. Методические указантя по определению коэффициента полезного действия паровых котлов / Парилов В. А., Ривкин А. С., Ушаков С. Г., Шелыгин Б. Л. — Иваново, 1987. -36с.
Методические указантя по определению коэффициента теплопередачи и температурного напора при расчёте поверхностей нагрева паровых котлов / Парилов В. А., Ривкин А. С., Ушаков С. Г., Шелыгин Б. Л. — Иваново; ИЭИ, 1987.
Методические указантя по поверочному расчёту топочной камеры и фестона паровых котлов / Парилов В. А., Ривкин А. С., Ушаков С. Г., Шелыгин Б. Л. — Иваново; ИЭИ, 1987.
Методические указантя по конструкторскому расчёту пароперегревателя и хвостовых поверхностей паровых котлов / Парилов В. А., Ривкин А. С., Ушаков С. Г., Шелыгин Б. Л. — Иваново; ИЭИ, 1991. -36с.
Александров В. Г. Паровые котлы средней и малой мощности. -Л.: Энергия, 1972.—200с.
Ковалёв А.П., Лелеев Н. С., Виленский Т. В. Парогенераторы: Учебник для ВУЗов. -М.: Энергоатомиздат, 1985. -376с.
