Расчет парогенератора ГМ-50-1

            Х_т= Х_г+ DХ; где Х_г – относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения осей горелок h_г (от пода топки) к общей высоте топки Н_т (от пода топки до середины выходного окна из топки, т.е. Х_г = h_г/ Н_т ); DХ – поправка на отклонение максимума температур от уровня горелок, принимаемая для газомазутных топок с производительностью >35т/ч DХ=0;

      При расположении горелок в несколько ярусов и одинаковом числе горелок в ярусе высоту расположения определяют расстоянием от средней линии между ярусами горелок до пода или до середины холодной воронки; при разном числе горелок в каждом ярусе:

                                                            где n₁, n₂ и т.д. – число горелок в первом, втором и т.д. ярусах; h_1г, h_1г и т.д. – высота расположения осей ярусов.

                                

 
 

 

М = 0,54·0,2·0,2459=0,4908

5.2.4)  Степень черноты топки а_т и критерий Больцмана В₀ зависят от искомой температуры газов на выходе u_г^’’.

      Принимаем u_г^’’ = 1100 ⁰С: 

Среднюю суммарную  теплоёмкость продуктов сгорания определяют по формуле: 

5.2.5) Степень черноты топки определяют по формуле:

где а_ф – эффективная степень черноты факела:

                    ; где а_св и а_г – степень черноты,которой обладал бы факел при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трёхатомными газами; m – коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного объёма и m=0,55 для жидкого топлива. 

 Величины а_св и а_г определяют по следующим формулам: 

      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  T_т^’’ - температура газов на выходе из топки; C^р/H^p - 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 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 J_ф^’’    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 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_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 F₃.

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_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   Þ   Н_ф^’ = Н_ф + Н_доп =  27,776 м;

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

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

 

       Для  газов  за фестоном находим энтальпию при

                                

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 мазута 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 8,903 м/с равен 0,6.

      Для нахождения a_к  по номограммам определяем a_н=59 ккал/м²×ч×^оС и добавочные коэффициенты: С_z=0,88; С_ф=0,85; С_s=1 Þ a_к = a_н×С_z×С_ф×С_s = 59×0,88×0,85×1 = 44,13 ккал/м²×ч×^оС; 

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