Тепловой расчет топочной камеры

 

Для расчета топки зададимся температурой газов на выходе

Полная поверхность стен топки F _ст вычисляется суммированием всех боковых поверхностей, ограничивающих объем топочной камеры и камеры сгорания.

 

м ²;

 м ²;

м ²;

м ²;

 м ².

Лучевоспринимающая поверхность нагрева топки Н_л (м²) рассчитыва­ется по формуле

 м ²,

 м ².

где F _пл X - лучевоспринимающая поверхность экранов стены, м²; F _пл= bl - площадь стены, занятой экранами. Определяется как произведение рас­стояния между осями крайних труб данного экрана b (м), на освещенную длину экранных труб l (м). Величина l определяется в соответствии со схемами рис.1 [5].

При определении F _пл исключаются не защищенные трубами участки стен, в том числе площадь горелок и сопл.

X - угловой коэффициент облучения экрана, зависящий от относительного шага экранных труб S/d и расстояния от оси экранных труб до стенки топки (номограмма 1 [5]).

Принимаем Х=0,94 при S/d=90/60=1,5

Степень экранирования камерной топки

 

 

 

Эффективная толщина излучающего слоя топки (м)

 

 

Передача тепла в топке от продуктов сгорания к рабочему телу про­исходит в основном за счет излучения газов. Целью расчета теплооб­мена в топке является определение температуры газов на выходе из топки  по номограмме 6. При этом необходимо предварительно определить следующие величины:

 

Параметр М зависит от относительного положения максимальной температуры пламени по высоте топки Х_т.

Для камерных топок при горизонтальном расположении осей горелок и верхнем отводе газов из топки:

где h_г - высота расположения осей горелок от пода топки или от сере­дины холодной воронки; h_т- общая высота топки от пода или середины холодной воронки до середины выходного окна топки или ширм при полном заполнении ими верхней части топки, (рис.2 [5]).

При сжигании газа и мазута

При камерном сжигании твердых топлив максимальное значение М принимается не более 0,5 независимо от Х_т.

Эффективная степень черноты факела a_ф зависит от рода топлива и условий его сжигания.

При сжигании газообразного и жидкого топлив эффективная степень черноты факела

где m - коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения то­почного объема; q_V – удельное тепловыделение на единицу объема топочной камеры.

Для камерных топок при q_V≤350∙10³ ккал/м³ч:

m=0,55 для жидкого топлива;

В промежуточных значениях q_V величина m определяется ли­нейной интерполяцией.

 

a_св, a_г – степень черноты, какой обладал бы факел при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трехатомными газами. Величины a_св и a_г определяются по формулам

 

 

где е - основание натуральных логарифмов; К_г - коэффициент ослабления лу­чей трехатомными газами, определяется по номограмме 3[5] с учетом тем­пературы на выходе из топки, способа размола и вида сжигания;

- суммарная объемная доля трехатомных газов (определяется по табл.7 [5]).

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами (1 /м ² кгс/см ²)

 

где α_т - коэффициент избытка воздуха на выходе из топки;

Р - давление в топке, кгс/см²; для котлов без наддува Р=1 кг/см²;

S - эффективная толщина излучающего слоя, м.

.

Коэффициент ослабления лучей топочной средой (1/м кгс/см²) рассчитывается по формуле

 

 

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами К_г определяется по номограмме 3[5] с учетом температуры на выходе из топки . К_г=1,05

Тепловыделение в топке на 1 м² ограждающих ее поверхностей нагрева (ккал/м²ч)

Полезное тепловыделение в топке на 1 кг сжигаемого топлива

 

где Q _в - тепло (ккал/кг), вносимое воздухом в топку (при наличии воздухо­подогревателя);

 

Принимаем , t_{гор. в-ха}=250^○С.

 

.

где ∆α_т - величина присоса в топке;

∆α_пп – величина присоса в пылеприготовительной системе (выбирается по табл. 5,6 [5]).

Энтальпии теоретически необходимого количества воздуха J⁰_в в при температуре за воздухоподогревателем (предварительно принятой) и холод­ного воздуха J⁰_х.в принимают по табл. 8 [5].

Температура горячего воздуха на выходе из воздухоподогревателя при камерном сжигании твердых топлив, газа и мазута - по табл. 15 [5].

Теоретическую температуру горения  определяют по табл.8 [5] по найденному значению Q _Т.

Q _Т=10359 ккал/кг, задаемся

Коэффициент тепловой эффективности экранов

где X - степень экранирования топки (определена в конструктивных харак­теристиках); ξ - условный коэффициент загрязнения экранов, принима­ется по табл.6.2.

 

Таблица 6.2.Условный коэффициент загрязнения экранов ξ

Тип экрана	Род топлива	ξ
Открытые гладкотрубные экраны     Утепленные экраны то­пок с твердым шлако-удалением Экраны, закрытые ша­мотным кирпичом	Газообразное топливо Мазут Тощие угли, АШ, ЦА, каменные бурые угли, фрезерный торф. Экибастузский уголь при R90=15% Бурые угли с WПР>14% при газовой сушке и прямом вдувании Горючие сланцы Все топлива при слоевом сжига­нии   Все топлива   Все топлива	0,65 0,55   0,45 0,35-0,40   0,55  0,25 0,60    0,20   0,10

 

Определив М, а_ф, B_p∙Q_Т/F_ст, , Ψ, находят температуру газов на выходе из топки  по номограмме 6 [5].

Если найденное значение  отличается от предварительно принятого значения более, чем на ±100°С, следует повторить расчет, приняв новое значение  и уточнить а_ф.

При расхождениях в значениях  менее чем на 100°С определенную по номограмме температуру газов на выходе из топки принимают как окон­чательную.

Тепло, переданное в топке излучением, (ккал/кг)

 

,

где φ - коэффициент сохранения тепла (из теплового баланса).

Энтальпию газов на выходе из топки  находят по табл.8 [5] при α_т и . ккал/кг

Видимое тепловое напряжение топочного объема (ккал/м³ч)

Величина q _V не должна превышать значения, рекомендуемого для дан­ного типа топочного устройства (табл.3, 4 [5]). По таблице q _V=250∙10³

Значения  и q _V находятся в допустимых пределах.