Технико-экономический расчет

1.1. В котлах, разрабатываемых в курсовых проектах, на выходе из топки расположен трех- или четырехрядный испарительный пучок, образованный, как правило, трубами заднего топочного экрана, с увеличенными поперечными и продольными шагами, и потому называемый фестоном. Изменение конструкции фестона связано с большими трудностями и капитальными затратами, поэтому проводят проверочный расчет фестона. Целью расчета является определение температуры газов за фестоном при известных (заданных чертежом) конструктивных размерах и характеристиках поверхности нагрева, а также известной (ранее найденной) температуре газов перед фестоном, т.е. на выходе из топки .

1.2. По чертежам парового котла составляют эскиз фестона в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 1:25 или 1:50, на котором указывают все конструктивные размеры поверхности. Пример эскиза приведен на рис.7.

В большинстве паровых котлов фестон образован трубами заднего экрана топки.

1.2.1. По чертежам, эскизу и таблице 4 в приложении определяют конструктивные размеры и характеристики фестона, (таблица 18), определяют расчетную поверхность и площадь живого сечения для прохода газов. Конструктивные размеры определяют для каждого ряда труб фестона и для поверхности в целом.

Длину трубы в каждом ряду l определяют по осевой линии трубы с учетом ее конфигурации от плоскости входа трубы в обмуровку топки или изоляцию барабана до точки пересечения оси трубы каждого ряда с плоскостью ската горизонтального газохода [рис.7], см. чертеж котла в приложении 4.

Количество труб в ряду Z определяют по эскизу, выполнив по всей ширине газохода разводку труб экрана в фестон. Поперечный шаг S равен утроенному или учетверенному шагу заднего экрана топки, если этот экран образует соответственно три или четыре ряда фестона. В приведенных эскизах поперечные шаги для всех рядов и всего фестона одинаковы. Продольные шаги S в целом для фестонов, изображенных на поверхности нагрева рядов близки между собой:

.(75)

1.2.2. Для всех типов фестонов, приведенных на рисунке, расположение труб в пучке шахматное, омывание газами – поперечное (угол отклонения потока от нормального не учитывается).

Высоту газохода определяют в плоскости, проходящей по осям основного направления каждого ряда труб в границах фестона, указанных выше. Для фестона, изображенного на рисунке 7, достаточно определить высоту газохода и площадь живого сечения для первого и последнего рядов труб, т.к. расчетная поверхность всех рядов труб близка по величине.

Ширина газохода одинакова для всех рядов фестона, ее определяют как расстояние между плоскостями, проходящими через оси труб правого и левого боковых экранов (по чертежу котла в приложении).

Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду определяют по формуле, :

, (76)

где - длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую через ось труб рассчитываемого ряда, м.

Как было указано выше, для фестонов, изображенных на рис.7, определяют площадь живого сечения по формуле (76) для первого ряда и для последнего , а затем усредняют для фестона в целом. Если и отличаются друг от друга не более чем на 25 %, то среднюю площадь живого сечения находят как среднеарифметическое их значений; если они отличаются более чем на 25%, то

. (77)

Рисунок 7 - Эскиз фестона паровых котлов типа Е-35-40

(К-35-40, ТП-35у, БГ-35)

Таблица 18

Конструктивные размеры и характеристики фестона

(по чертежу котла и табл.4 в приложении)

Наименование величин	Обозначе-ние	Единица	Ряды фестонов	Для всего фестона
Наружный диаметр труб	d	м	d	d	d	d	d
Количество труб в ряду		-					-
Длина труб в ряду		м					-
Шаг труб:
поперечный (поперек движения газов) продольный (вдоль движения газов)		м
	м	-
Угловой коэффициент фестона		-	-	-	-	-
Расположение труб (шахматное, коридорное)	-	-
Расчетная поверхность нагрева	Fф						Суммарная
Размеры газохода:
высота ширина	в	м м	в	в	в	в	- -
Площадь живого сечения для прохода газов	F
Относительный шаг труб:
поперечный продольный		- -
Эффективная толщина излучающего слоя		м	-	-	-	-
Приложение к таблице 18: В курсовом проекте для 3 и 4-рядных фестонов принимают: =1, тем самым несколько увеличивают конвективную поверхность пароперегревателя (в пределах 5%), но существенно упрощают расчет.

1.2.3. Расчетная поверхность нагрева каждого ряда равна геометрической поверхности всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине трубы, измеренной по ее оси с учетом конфигурации, т.е. гибов в пределах фестона, :

, (78)

где - число труб в ряду; - длина трубы в ряду по ее оси, м.

Расчетную поверхность нагрева фестона определяют как сумму поверхностей всех его рядов, :

. (79)

На правой и левой стенах газохода фестона расположена часть боковых экранов, поверхность которых не превышает 5% от поверхности фестона, и поэтому при тепловом расчете фестона дополнительную поверхность экрана в области фестона суммируют с поверхностью фестона, :

. (80)

Дополнительную поверхность экранов определяют как площадь стен (правой и левой), покрытых экранами в газоходе фестона (снизу граница этих площадей проходит по оси первого ряда труб фестона), умноженную на угловой коэффициент бокового экрана [его принимают по табл.2.1], :

, (81)

где - поверхность стен боковых экранов, расположенная выше 1-го ряда фестона, ;

- угловой коэффициент бокового экрана (см. раздел II табл.9).

1.3. Составляют таблицу исходных данных для поверочного теплового расчета фестона [табл.19].

1.3.1. Ориентировочно принимают температуру газов за фестоном на 30…100 ниже, чем перед ним (меньшее падение температуры для трехрядных, а большее – для четырехрядных фестонов):

. (82)

Таблица 19