Материал: котёл гм-50-14

Расчет фестона

Рассчитываемая величина

Обо-значе-ние

Разме-рность

Формула или обоснование

Расчет

Значение

Площадь поверхности нагрева

Н

м²

= +

9,97+7,8+4,07+1,94

23,76

Наружный диаметр труб

d

м

По чертежу

-

0,06

Число труб в ряду

z₁ z₂ z₃

шт

По чертежу

-

23 23 24

Число рядов труб по ходу продуктов сгорания

Z

шт

По чертежу

-

3

Среднее значение продольного шага труб

м

0,52

Поперечный шаг труб

S₁

м

По чертежу

-

0,21

Относительный продольный шаг труб

_

-

S₂/d

0,52/0,06

8,6

Относительный поперечный шаг труб

_

-

S₁/d

0,21/0,06

3,5

Продольные шаги труб

H₁ H₂ H₃

м

H_i = π · d · l_i · z_i

H₁ = 3,14·0,06·2,3·23

H₂ = 3,14·0,06·1,8·23

H₃ = 3,14·0,06·0,9·24

9,97

7,8

4,07

Высота газохода

a₁

a₂

a₃

м

По чертежу

-

2,01

1,8

0,9

Площади живого сечения

F₁

F₂

F₃

м²

= b· - d· ·

F₁ = 4,94·2,01 – 0,06·2,01·23

F₂ = 4,94·1,8 – 0,06·1,8·23

F₃ = 4,94·0,9 – 0,06·0,9·24

7,156

5,316

2,774

Средняя площадь живого сечения для прохода газов

F

м²

5,26

Длины труб

l₁

l ₂

l ₃

м

По чертежу

-

2,3

1,8

0,9

Средний размер газохода по высоте

l

м

1,6

Средняя длина труб в рядах по осям

L

м

Рассчитана выше

-

1,6

Размер газохода по ширине

b

м

По чертежу

-

4,94

Температура продуктов сгорания на входе в фестон

ϑ'

С

Рассчитана ранее

-

1395

Температура продуктов сгорания за фестоном

ϑ"

С

Задаёмся

-

1235

Энтальпия продуктов сгорания на входе в фестон

I'

кДж/м³

Рассчитана ранее

-

32452

Энтальпия продуктов сгорания за фестоном

I"

кДж/м³

Таблица 2

-

28952

Теплота, отданная продуктами сгорания

Q_б

кДж/м³

φ·(I'-I"_I)

0,994·(32452-28952)

3479

Средняя температура продуктов сгорания

ϑ

С

(ϑ'+ϑ")/2

(1395+1235)/2

1315,5

Средняя скорость продуктов сгорания

w_г

м/с

10,8

Расчётный расход топлива

Вр

кг/с

Рассчитан ранее

-

0,676

Объём продуктов сгорания

Vг

м³/м³

Табл. 1

-

14,467

Коэффициент теплоотдачи конвекцией (поперечное омывании шахматных гладкотрубных пучков дым. газами/воздухом)

_к

Вт/м²К

64,83

Относительный диагональный шаг труб

_'

-

3,91

Поправка на число рядов труб

С_z

-

4,0·

0,89

Отношение приведённых относительных шагов

Y

 -

0,32

Поправка

-

0,86

Поправка на компоновку пучка

С_s

-

0,95·

0,95·

0,94

Теплопроводность газов

λ

Вт/м·К

Справочник

0,14

Коэффициент кинематической вязкости газов

ν

м²/с

Справочник

-

248·

Число Прандтля для газов

Pr

 -

Справочник

-

0,548

Степень черноты загрязнённых стенок

а_з

 -

Глава 7

(Поверхность нагрева котлов)

-

0,8

Степень черноты газового потока

а_гп

-

1-exp(-kps)

1-exp(-0,92·0,1·3,84)

0,298

Суммарная оптическая толщина

k·p·s

-

k·р·s

0,92·0,1·3,84

0,353

Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами

k = k_г

1/ м∙МПа

0,92

Объёмная доля водяных паров

-

Таблица 1

-

0,153

Суммарная объёмная доля излучающих газов

r_п

-

Таблица 1

-

0,22

Давление

р

МПа

Котёл с уравнове-шенной тягой

-

0,1

Оптическая толщина излучающего слоя

s

м

3,6·

3,6·

3,84

Коэффициент теплоотдачи излучением

_л

Вт/м²К

90,99

Температура загрязнённой стенки

Т_з

С

t_s+∆t+273

250,33+25+273

548,33

Разность температур

∆tк

С

гл.7, [1]

-

25

Температура насыщения

t_s

С

По таблицам

-

250,33

Суммарный коэффициент теплоотдачи

_

Вт/м²К

(_к+_л)

1·(64,83+90,99)

155,8

Коэффициент использования



-

п.7-41, [1]

-

1

Коэффициент теплопередачи

K

Вт/м²К

Ψ·₁

0,6·155,8

93,49

Коэффициент тепловой эффективности

Ψ

-

Табл. 6.2, [3]

Шахматный пучок

0,6

Количество теплоты, воспринятое фестоном

Q_ф

кДж/м³

K·10^-3 ·H·∆t/(B_p)

93,49·23,76·1065/(0,676·10³)

3500,24

Температурный напор

∆t

С

ϑ-ts

1315,5-250,33

1065

Невязка

∆

%

·100%

·100%

0,61

Пароперегреватель

Рассчитываемая величина

Обозначение

Размерность

Формула или обоснование

Расчет

Значение

Площадь поверхности нагрева

Н

м²

π·d·ℓ·z

3,14·0,032·1,54·1156

178,57

Наружный диаметр труб ПП

d_н

 мм

По чертежу

-

0,032

Внутренний диаметр труб

d_вн

м

По чертежу

-

0,026

Поперечный шаг труб

S₁

м

По чертежу

-

0,075

Продольный шаг труб

S₂

м

По чертежу

-

0,055

Относительный поперечный шаг труб

₁

-

S₁/d

0,075/0,032

2,34

Относительный продольный шаг труб

₂

-

S₂/d

0,055/0,032

1,72

Число труб в ряду

z₁

шт

По паспорту

-

68

Число рядов труб по ходу газов

z₂

шт

По паспорту

-

17

Общее число труб

z

шт

Z₁·Z₂

68·17

1156

Средняя длина труб

ℓ

м

По чертежу

-

1,54

Средняя высота газохода

a

м

По чертежу

-

1,92

Ширина газохода

b

м

По чертежу

-

4,8

Живое cечение по газу

F

м²

a·b-z₁·ℓ·d

1,92·4,8 - 68 ·1,54·0,036

5,47

Живое cечение по пару

f

м²

0,785· ·z₁

0,785·0,026²·68

0,036

Температура продуктов сгорания на входе в ПП

ϑ'

°С

Рассчитана ранее

-

1235

Энтальпия продуктов сгорания на входе в ПП

I'

кДж/м³

Табл. 2

-

28952

Температура продуктов сгорания за ПП

ϑ"

°С

Задаёмся

-

870

Энтальпия продуктов сгорания за ПП

I"

кДж/м³

Табл. 2

-

19690

Теплота, отданная продуктами сгорания

Q_б

кДж/м³

φ(I'-I"+∆пп· )

0,994·(28952-19690+0,075·377,78)

9234,59

Присоы воздуха в ПП

∆_пп

-

Таблица 1 

-

0,075

Энтальпия пара на выходе ПП

кДж/м³

По температуре и давлению

-

3284,6

Энтальпия пара на входе в ПП

кДж/м³

- ((Q_б·Bp)/D)

3306-((9234,59·0,676)/11,11)

2744

Температура пара на входе в ПП

t'

°С

По температуре и давлению в барабане

-

250,33

Температура пара на выходе из ПП

t''

°С

Задана

-

430,00

Температурный напор при противотоке

∆t

°С

708,3

Перепад температур газов

∆t_г 

°С

ϑ' - ϑ''

1260-880

380

Перепад температур пара

∆t_п 

°С

t"-t'

430-250,33

179,67

Большая разность температур

Δt_б

°С

J'-t``

1235-430

805

Меньшая разность температур

Δt_м

°С

J''-t'

870-250,33

619,67

Средняя скорость продуктов сгорания

w_г

м/с

8,87

Средняя температура продуктов сгорания

ϑ

°С

(ϑ'+ϑ»)/2

(1235+870)/2

1052,5

Теплопроводность газов

Вт/м·К

Справочник

-

0,113

Коэффициент кинематической вязкости газов

м²/с

Справочник

-

177,5·

Число Прандтля для газов

Pr

 -

Справочник

-

0,575

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

(коридорное расположение труб)

_к

Вт/м² ·К

56,63

Поправка на число рядов труб

Cz

-

По справочнику (z > 10)

-

1

Поправка на компоновку пучка

Cs

-

0,99

Средняя скорость пара

w_п

м/с

D·Vп/f

11,11·0,065/0,036

20,06

Средний удельный объем пара

v_п

м³/кг

Справочник

-

0,065

Расчётная температура пара

t

°С

( )/2

(250,33 + 430)/2

340

Коэф. Теплотдачи к пару

₂

Вт/м² ·К

6902,11

Поправка на температуру потока и стенки

Ct

-

Пункт 7-30, [1]

-

1

Поправка на относительную длину

Cl

-

Пункт 7-30, [1]

-

1

Поправка при течении в кольцевых каналах с односторонним обогревом

Cк

-

Пункт 7-30, [1]

-

1

Теплопроводность пара

Вт/м·К

Справочник

-

0,0527

Коэффициент кинематической вязкости пара

м²/с

Справочник

-

0,217·

Число Прандтля для пара

Pr(п)

 -

Справочник

-

1,46

Степень черноты газового потока

а

-

1-exp(-kps)

1-exp(-0,084)

0,08

Суммарная оптическая толщина

(k·p·s)

-

k·р·s

7,058·0,1·0,119

0,084

Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами

k = k_r

1/ м∙МПа

7,058

Объём водяных паров

-

Табл. 1

-

0,155

Произведение

r_п· р· s

м∙МПа

r_п· р· s

0,225·0,1·0,119

0,0027

Суммарная объёмная доля излучающих газов

r_п

-

Табл. 1

-

0,225

Давление

р

МПа

Котёл с уравнове-шенной тягой

-

0,1

Оптическая толщина излучающего слоя

s

м

0,9·0,032·

0,119

Степень черноты загрязнённых стенок

а_з

- 

Глава 7, [1]

-

0,8

Коэффициент теплоотдачи излучением от газов

л

Вт/м² ·К

17,13

Температура загрязненной стенки

Tз

К

+∆tк+273

340+25+273

638

Суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к стенке труб ПП

₁

Вт/м² ·К

x(_к+_л)

1·(58,63+17,13)

75,76

Коэффициент использования

x

-

-

1

Коэффициент теплопередачи

K

Вт/м² ·К

Ψ₁/(1+₁/₂)

0,65·75,76/(1+75,76/6902,11)

48,71

Коэффициент тепловой эффективности

Ψ

-

Табл. 6.2, [3]

-

0,65

Количество теплоты, воспринятое ПП

Qпп

кДж/м³

K·H·∆t/(Bp·10³)

48,71·178,57·708,3/(0,676· )

9113,77

Невязка

∆

%

·100%

·100%

1,326