V.2. Расчёт теплообмена в топке

Расчет основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчетная формула связывает температуру газов на выходе из топки с критерием Вольцмана cтепенью черноты и параметром М, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок.       При расчёте теплообмена используют в качестве исходной формулу:

Где Tт’’ = Jт’’ + 273 - абсолютная температура газов на выходе из топки, [K]; Ta = Ja + 273 -температура газов, которая была бы при адибатическом сгорании топлива, [K]; Bо – критерий Больцмана, определяемый по формуле:

Из этих формул выводятся рясчётные.

5.2.2) Определяем полезное тепловыделение в топке Q_т и соответствующую ей

адиабатическую температуру горения Т_а :

 

 

Где количество тепла, вносимое в топку с воздухом Q_в, определяют по формуле:

 

=(1,2-0,1-0,04)*420+(0,1+0,04)*51,015=452,34 ккал/м³,

=0,04 420 ккал/м3

51,015 ккал/м3

=4900*((100-0-3-0.09)/(100-3))+452.34= 5347.79 ккал/м3

 

Полезное тепловыделение в топке Qт соответствует энтальпии газов Iа, которой

располагали бы при адиабатическом сгорании топлива, т.е Qт= Iа υа=1900

5.2.3)Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки,

определяют по формуле:

М=А-B*xт; где А и В опытные коэффициенты, значения которых принимают:

A=0,59 В=0,5 при камерном сжигании углей.

Относительное положение максимума температур факела в топке определяют по формуле:

Хт= Хг+ ∆Х; где Хг – относительный уровень расположения горелок,

представляющий собой отношение высоты расположения осей горелок hг

(от пода топки) к общей высоте топки Нт (от пода топки до середины выходного

окна из топки, т.е. Хг = hг/ Нт ); ∆Х – поправка на отклонение максимума температур

от уровня горелок, принимаемая для пылеугольных топок с молотковыми мельницами, оборудованных амбразурами с рассекателями или наклонными к холодной воронке амбразурами с плоскими струями

∆Х=0,1

 

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; h1г, h1г и т.д. – высота расположения осей ярусов.

5.2.4) Степень черноты топки ат и критерий Больцмана В0 зависят от искомой температуры газов на выходе .

Принимаем =1100

Среднюю суммарную теплоёмкость продуктов сгорания определяют по формуле:

(5347.79-2869.81)/(1900-1100)=3.0974

 

5.2.5) Степень черноты топки определяют по формуле:

 

 

где аф – эффективная степень черноты факела.

При камерном сжигании твердых топлив основными излучающими компонентами

пламени являются трехатомные газы и взвещенные в них частицы золы и

кокса. В этом случае степень черноты факела определяется по формуле

Суммарный коэффициент ослабления лучей топочной средой(1/м×кгс/см2):

k=kг×rn+kзл× зл+kкокс×X1×X2,

где kг определяется по номограмме;

kзл коэфф.ослабления лучей золовыми частицами, определяют по номограмме;

зл массовая концентрация золы в дымовых газах;

kкокс =1- коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами;

C1=	0,5
C2=	0,1

кг=0,41414 (1/мкгс/см²)

к_зл=6,75026 (1/мкгс/см²)

µ_зл=0,02155 (кг/кг)

к=0,41414·0,22092+6,75026·0,02155+1·0,5·0,1=0,28696

P_n·S_T=P·r_n·S_T=0.22092·4.28=0.94598

Где Sт – эффективная толщина излучаемого слоя в топке;

P – давление в топке, для паровых котлов, работающих без наддува Р = 1 кгс/см² .

r_n=0.22092

S_T=4.282 м

Р=1 кгс/см²

Р_n=P· r_n=0.22092 кгс/см²

=0,8407 Ψ_ср=0,434

 

0,92401

 

Т_а=2073 К

М=0,36

=0,434

=360.478

a_T=0.92401

=0.99

B_p=10696.6

(V_с)_ср=3,0974

 

1100 ⁰ С I"т=2869,81 ккал/кг

5.2.6) Определяем количество тепла, переданное излучением в топке:

2453,2002 ккал/кг

5.2.7) Определим тепловые нагрузки топочной камеры:

Удельное тепловое напряжение объёма топки:

122244 ккал/(ч·м³)

 

 

Допуск 300 мкал/ (ч·м³)

Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок

 

 

q_f2=(10696.6·4900)/(6.315·5.8)=1434002 ккал/(ч·м²)