كلية الھندسة –الجامعة المستنصرية يـــةانيكـــــالميكالھندســــــــة م ــــقس

ةــــــــــــــــــــــات طاقــــــــــــمحط

CHAPTER (3) Steam Generator 

 

د. مشعل عبد االميرأ.م.  

05‐Oct‐14 

 

Chapter3

SteamGenerator

Boiler, Classification of Steam Generators: FIRE-TUBE Boilers, WATER-TUBE Boilers, Water Circulation, Types of Water Circulation: Natural Circulation, Forced Circulation, Example (1), Example (2), The Steam Drum: Gravity Separation, Mechanical Separation, Boiler Blowdown, Superheaters and Reheaters Coils, Advantige of Steam Superheating, Types of Superheaters and Reheaters: Radiant type, Convection type, Combined type, Steam Temperature Control, Heat Balance of Steam Desuperheater, Example (3), Economizer Coil, Air Heater Coil, Types of Air Heaters: Regenerative Air Heater, Recuperative Air Heater, Example (4), Steam Generator Efficiency: The Direct Method, Heat-Loss Method, Tutorial Sheet 3.

Power Plant Engineering  TUTORIAL SHEET ‐ 3  كلية الھندسة –الجامعة المستنصرية

Steam Generator                                                                                         اقةــــــــمحطات ط –قسم الميكانيك  

62  

1‐ A water‐tube steam generator operating at (160 bar) has (15 m) high and (75 mm) I.D. 

tubes. Assuming saturated water in the downcomer, a water‐steam mixture in the tubes 

with  an  average  density  of  (288.33  kg/m3),  and  an  inlet  tube  velocity  of  (0.92 m/s). 

Calculate the pump pressure necessary for the given flow. Also, calculate the mass flow 

rate through the downcomer. 

2‐ A drum type steam generator operates at (160 bar). (1260 kg/s) of saturated water goes 

down the downcomer. The downcomer and risers are all (12 m) high. The average water‐

steam mixture density  in  the  risers  is  (350 kg/m3). Calculate  the power,  in kilowatts, 

needed to drive a forced circulation pump if the pump efficiency is (70%). 

3‐ In a steam generator, a dry steam of (14 bar) enters the superheater which increase the 

steam  temperature  by  (65  Co)  and  reduce  the  flue  gases  temperature  by  (100  Co). 

Calculate the flue gases mass flow rate per (1 kg/s) of steam flow rate, if the specific heat 

capacity of the flue gases is (1.005 kj/kg.K). 

4‐ In  a  steam  generator,  a  steam  of  (44  bar,  370  Co)  exit  from  the  superheater which 

receives steam of (99% dry). The feed water enters the economizer, saturated at (130 

Co). Calculate the percentage heat transferred to the superheater, if the pressure losses 

through the superheater is (2 bar). 

5‐ In  a  steam  generator,  a  steam  of  (40  bar,  350  Co)  exit  from  the  superheater which 

receives steam of (80%) dry. The feed water enters the economizer, saturated at (165 

Co).  Draw  the  heat  addition  process  in  the  steam  generator  on  the  (T‐s)  and  (h‐s) 

diagrams,  then  calculate  the  percentage  heat  transferred  to  the  superheater,  if  the 

pressure  losses  through  the  superheater  coil  is  (5%)  of  the  inlet  pressure  of  the 

superheater. 

6‐ A steam generator uses a spray‐type attemperator  to control  the  temperature of  the 

superheated steam. This attemperator is supplied with feed water, saturated at (50 Co), 

and (44 kg/s) of superheated steam at (30 bar), (450 Co). Calculate the mass flow rate of 

the feed water to maintain the steam outlet temperature at (400 Co). 

7‐ An  ideal  reheat  steam  power  plant,  a  steam  of  (100  bar,  450  Co)  exit  from  the 

superheater. The feed water enters the economizer saturated at (295 Co). If (95%) of the 

steam  outlet  from  the  superheater  is  reheated  to  (20  bar,  450  Co).  Calculate  the 

percentage heat transferred to the reheater in the boiler. 

Power Plant Engineering  TUTORIAL SHEET ‐ 3  كلية الھندسة –الجامعة المستنصرية

Steam Generator                                                                                         اقةــــــــمحطات ط –قسم الميكانيك  

63  

8‐ A (165 MW) Electric power  is generated  in a Reheat‐Regenerative steam power plant. 

The outlet steam rate  from the boiler  is  (3.95 kg/kW.hr) at  (40 bar, 350 Co). The  inlet 

boiler feed water temperature is (165 Co saturated). The boiler efficiency is (88%). The 

steam  is expanded  in the  first stage of the turbine until  it  is dry at  (30 bar), then  it  is 

reheated to (350 Co). (8%) of steam is extracted from the first stage of the turbine to heat 

the boiler feed water. Calculate the fuel mass flow rate, if the high heat value of the fuel 

is (31 Mj/kg). 

9‐ During a steam generator performance test, the following data were taken: 

Fuel data: 

    Type=Coal 

    Mass flow rate=2.5 kg/s 

    High heat value=32.5 Mj/kg 

Steam data: 

    Pressure=13 bar 

    Dryness fraction=99.5% 

    Mass flow rate=25 kg/s 

Feed water data: 

    Saturated at 50 Co 

 

Calculate the steam generator efficiency.