V .2. Расчёт теплообмена в топке.

5.2.1) Расчёт основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчётная формула связывает температуру газов на выходе из топки q_т^II с критерием Больцмана B_o, степенью черноты топки а_т 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                     -- абсолютная температура газов на выходе из топки, [K];                -- темпе- ратура газов, которая была бы при адибатическом сгорании топлива, [K]; B_о – 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 т.к. топливо газ то Q^в_вн=0 – нет подогрева :

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

Полезное тепловыделение в топке Q_т соответствует энтальпии газов I_а, котрой располагали бы при адиабатическом сгорании топлива, т.е Q_т= I_а Þ Т_а=2004,78 К;

5.2.3) Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяют по формуле:

 М=А-B×x_т; где А и В опытные коэффициенты, значения которых принимают: А=0,54; В=0,2; (при камерном сжигании газа).

Относительное положение максимума температур факела в топке определяют по формуле:

Х_т= Х_г+ DХ; где Х_г – относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения осей горелок h_г (от пода топки или середины холодной воронки) к общей высоте топки Н_т (от пода топки или середины холодной воронки до середины выходного окна из топки, т.е. Х_г = h_г/ Н_т ); DХ – поправка на отклонение максимума температур от уровня горелок, принимаемая для газомазутных топок с производительностью <35т/ч DХ=0,15;

       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; h_1г, h_1г и т.д. – высота расположения осей ярусов.

 

 

М = 0,54-0,2×0,3662=0,4667

5.2.4) Степень черноты топки а_т и критерий Больцмана В₀ зависят от искомой температуры газов на выходе u_г^II.

Принимаем u_г^II = 1100 ⁰С:

 

Среднюю суммарную теплоёмкость продуктов сгорания определяют по формуле:

 

5.2.5) Степень черноты топки определяют по формуле:

где а_ф – эффективная степень черноты факела:

                                     ; где а_св и а_г – степень черноты,которой обладал бы факел при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трёхатомными газами; m – коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного объёма и m=0,55 для жидкого топлива.

           

       Величины а_св и а_г определяют по следующим формулам:

 

Где S_т – эффективная толщина излучаемого слоя в топке; P – давление в топке, для паровых котлов, работающих без наддува Р = 1 кгс/см² .

       Коэффициент ослабления лучей k_г топочной средой определяют по номограмме.

           

 

Коэффициент ослабления лучей k_с сажистыми частицами определяют по формуле:

 

                                                                                                                 Где  -- температура газов на

выходе из топки;             -- соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива;

 

 

 

 

 

5.2.6) Определяем количество тепла, переданное излучением в топке:

5.2.7) Определим тепловые нагрузки топочной камеры:

Удельное тепловое напряжение объёма топки:

Допуск 250¸300 Мкал/м³×ч;

 

                   Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок: