Вопрос 11. Теплообмен в топке, цель расчёта, определяемые характеристики

При поверочном расчете топки по чертежам необходимо определить: объем топочной камеры, степень её экранирования, площадь поверхности стен и площадь лучевоспринимающей поверхности нагрева, а также конструктивные характеристики труб экранов (диаметр труб, расстояние между осями труб).

Поверочный расчет производится в следующей последовательности:

1. Полная площадь поверхности топки (F_ст) вычисляется по размерам поверхностей, ограничивающих объем топочной камеры.

Лучевоспринимающая площадь поверхности нагрева настенных экранов определяется по формуле

Н_л = ΣF_пл∙х, м²,

где х – угловой коэффициент экрана,

F_пл – площадь стены, занятая экраном, определяется по формуле

F_пл = b∙ℓ, м²,

где b – расстояние между осями крайних трубок данного экрана, м;

ℓ – освещенная длина экранных труб, м.

Степень экранирования топки

,

2. Предварительно задаются температуры продуктов сгорания на выходе из топочной камеры. Для промышленных паровых котлов температура продуктов сгорания на выходе из топочной камеры ориентировочно принимается для твердого топлива на 60 ºС меньшей температуры начала деформации золы, равной 900÷1000 ºС, при сжигании жидкого топлива – 950÷1000 ºС, для природного газа – 950÷1050 ºС.

3. Для принятой в п. 2 температуры определяется энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки

4. Подсчитывается полезное тепловыделение в топке

5. Определяется коэффициент тепловой эффективности экранов

6. Определяется эффективная толщина излучающего слоя

7. Определяется коэффициент ослабления лучей.

8. При сжигании твердого топлива определяется примерная оптическая толщина среды k∙p∙s.

9. Подсчитывается степень черноты факела (а_ф

10. Определяется степень черноты топки:

11. Определяется параметр М в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки (х_т):

а) при сжигании мазута и газа

М =0,54-0,2 х_т;

б) при камерном сжигании высокореакционных топлив и слоевом сжигании всех топлив

М =0,59-0,5 х_т.

Относительное положение максимума температуры для большинства топлив определяется как отношение высоты размещения горелок к общей высоте топки

,

где h_г – подсчитывается как расстояние от пода топки до оси горелок, м;

H_т – расстояние от пода топки до середины выходного окна из топки.

Для слоевых топок при сжигании топлива в тонком слое (топки с пневмомеханическими забрасывателями) и скоростных топок системы В.В. Померанцева принимается х_т =0; при сжигании топлива в толстом слое х_т =0,14.

12. Определяется средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания на 1 кг сжигаемого твердого и жидкого топлива или на 1 м³ газа при нормальных условиях:

, кДж/(кг⋅К), кДж/(м³⋅К);

где T_а – теоретическая (адиабатная) температура горения, К, определяемая по значению Q_т, равному энтальпии продуктов сгорания I_а;

– температура на выходе из топки, К;

– энтальпия продуктов сгорания находится по таблице I-V при принятой на выходе из топки кДж/(кг∙К), кДж/(м³∙К).

13. Определяется действительная температура на выходе из топки.

Полученная температура на выходе из топки сравнивается с температурой, принятой ранее в п.1. Если расхождение между полученной температурой () и ранее принятой на выходе из топки не превысит ±100 °С, то расчет считается оконченным