Тепловой расчёт топочной камеры

При поверочном тепловом расчёте топочной камеры определяется теоретическая температура горения ט_А и температура газов на выходе из топки ט_Т˝.

4.1 Определение геометрических и тепловых характеристик топочной камеры

Полная площадь внутренних поверхностей стен топочной камеры F_ст, включающая площадь поверхности всех стен топочной камеры и зеркала горения F_гз, и лучевоспринимающая площадь поверхности нагрева каждого экрана F_эк определяются [3] или вычисляются по известным размерам и объёму топочной камеры. При этом для каждой лучевоспринимающей поверхности нагрева топочной камеры определяется её площадь поверхности F_эк и схема расположения труб по отношению к обмуровки топки. Для ошипованных и плавниковых экранов, т.е. закрытых обмуровкой, а также для поверхности, проходящей через первый ряд труб котельного пучка, «видимого» из топки, фестона и ширм, расположенных в топке, принимается, что φ_эк = 1.

Коэффициент загрязнения топочной камеры ξ_эк = 0,6.

Средний коэффициент тепловой эффективности экранов топочной камеры может быть вычислен по формуле:

Фронтальная поверхность не экранирована

При тепловых расчётах топочной камеры часто используют величину – тепловое напряжение топочного объёма q_v, кВт/м³,

где, V_Т – объём топочной камеры, м³.

4.2 Поверочный тепловой расчёт топки

Ниже приведена методика и последовательность проведения поверочного теплового расчёта топочной камеры по нормативному методу теплового расчёта котельных агрегатов.

Предварительно задают температуру продуктов сгорания на выходе из топочной камеры ט_т˝. При расчётах эта температура может быть принята 910 т/ч.

По принятой температуре ט_т˝ определяется энтальпия продуктов сгорания I_т˝ по таблице № 2.3

Подсчитывается полезное тепловыделение в топке Q_т на единицу количества топлива, кДж/кг или кДж/м³:

где, Q_в – теплота, вносимая в топку воздухом, кДж/кг или кДж/м, равная

Q_в = 1,5·133,303 = 199,9545

Находим эффектную толщину излучающего слоя газа в топочной камере, м

Определяется коэффициент ослабление лучей k. Для этого сначала определяется коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами:

где – парциальное давление трёхатомных газов, МПа;

Р – давление в топочной камере котельного агрегата (для котлов без наддува принимается Р=0,1Мпа);

Затем рассчитывается коэффициент ослабления лучей сажестыми частицами (м×МПа)^-1.

тогда коэффициент ослабления лучей в топочной камере может быть рассчитан по формуле, м×МПа, при сжигании:

k = k_Г ·r_П+k_к +k_зл ·_·μ_зл= 10,6318·0,2576+0,15+0,0518·1,3728=2,9598

где при сжигании необходимо учесть коэффициенты ослабления лучей коксовыми k_к и золовыми частицами.

Коэффициенты ослабления лучей золовыми частицами можно рассчитать по формуле:

Определяют степень черноты факела, которая определяется по формуле:

Определяем степень черноты топочной камеры:

где ψ – средний коэффициент тепловой эффективности экранов топочной камеры (см. формулу 4.1).

Вычисляется параметр М, характеризующий положение максимума температуры пламени по высоте топочной камеры:

М = 0,59 – 0,5·Х_т =0,59

Определяется средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания на расчётную единицу сжигаемого топлива, кДж/(м³К).

где - теоретическая (адиабатная) температура горения топлива, определяется по таблице №2.3 по известной величине Q_Т=I, а энтальпия продуктов сгорания (I_Т˝) на выходе из топки определяется по этой же таблице по принятой температуре газов (ט_Т˝).

Рассчитывается действительная температура продуктов сгорания на выходе из топочной камеры, ^оС:

После выполнения последнего условия в п. 4.2.10 следует дополнительно определить общее тепловосприятие излучением экранными поверхностями нагрева в топочной камере, кДж/кг или кДж/м³,

где - энтальпия продуктов сгорания на выходе из топочной камеры, определяемая по табл.2.3 рассчитанной по формуле (4.18) температуре газов , кДж/м³.