Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТГУ КУРСАЧ.doc
Скачиваний:
91
Добавлен:
11.03.2015
Размер:
1.52 Mб
Скачать

3.2. Расчет теплообмена в топке

При проектировании и эксплуатации теплогенери­рующих установок чаще всего выполняется поверочный расчет топочных устройств. Конструктивный расчет производится только при разработке новых агрегатов конструкторскими бюро заводов-изготовителей или при реконструкции топочных камер существующих теплоге­нераторов.

При поверочном расчете топки по ее тепловым и конструктивным характеристикам определяют темпера­туру дымовых газов на выходе из топки , °С.

Передача теплоты в топке к лучевоспринимающим поверхностям происходит в основном излучением. Доля конвективного теплообмена относительно мала и им при расчете топки пренебрегают.

Поверочный расчет однокамерных топок произво­дят в следующей последовательности:

1. Для камерных топок проверяют только тепловое напряжение топочного объема.

Тепловое напряжение зеркала горения, кВт/м2

,

где Rзг площадь зеркала горения, м2.

2.Полезное тепловыделение в топке определяют по формуле, кДж/м3

,

где Qв теплота, вносимая в топку воздухом, кДж/м3.

Величина Qв складывается из теплоты горячего воздуха и холодного, присосанного в топку

,

где коэффициент избытка воздуха в топке; – присосы воздуха в топку;V0 теоретически необходимое количество воздуха, м33; св объемная теплоемкость воздуха, кДж/(м3.К), св = 1,3кДж/(м3.К); температура воздуха после подогрева в воз­духоподогревателе, °С; температура холодного воздуха, °С, = 30°С.

По Jt-диаграмме (см. рис. 2.1) по значению J = Qт определяют теоретическую (адиабатическую) темпера­туру горения топлива tа, °С (Та, К).

tа = 1950°С; Та = 2223 К.

3. Вычисляют параметр М, зависящий от относи­тельного положения максимума температуры пламени по высоте топки.

При сжигании газа и мазута

М = 0,54 – 0,2Xт .

Параметр Хт характе­ризует относительное положение максимума температу­ры топочных газов, которое для камерных топок с верхним отводом газов и горизонтальным положением осей горелок определяют по формуле

,

где h1 расстояние от нижней плоскости топки до плоскости максимальных температур, м; h2 расстояние от нижней плоскости топки до середины ее выходного окна, м.

М = 0,54 – 0,2∙0,93=0,35 .

Под нижней плоскостью топки следует понимать: при сжигании газа и мазута – под топки, при сжига­нии твердого топлива – середину холодной воронки. Максимум температур практически совпадает с уровнем расположения осей горелок.

4. Определяют среднее значение коэффициента тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхно­сти топки

,

где Hл – полная лучевоспринимающая поверхность топки, м2, принимают по прил.1; Fст – полная поверхность стен топки, м2; коэффициент загрязнения лучевоспринимающей поверхности нагрева, учитывающий снижение ее тепловосприятия вследствие загрязнения топочных эк­ранов наружными отложениями или покрытия их огне­упорной массой.

Коэффициент загрязнения принимают равным: для газообразного топлива – 0,65.

5. Предварительно задаются температурой про­дуктов сгорания на выходе из топочной камеры . Для промышленных паровых теплогенераторов рекомендуется предварительно при­нимать температуру продуктов сгорания на выходе из топки: при сжигании природного газа 1050…1100°С.

6. Определяют эффективную толщину излучающего слоя, м

,

где Vт – объем топочной камеры, м3.

7. Вычисляют коэффициент ослабления лучей то­почной средой, (м.МПа)-1.

При сжигании жидкого и газообразного топлива коэффициент ослабления лучей зависит от коэффициен­та ослабления лучей трехатомными газами кг и сажи­стыми частицами kc.

к = kгrn + kc ,

где rn – суммарная объемная доля трехатомных газов.

Коэффициент ослабления лучей трехатомными га­зами рассчитывают по формуле, (м.МПа)-1

,

где объемная доля водяных паров; Рп суммарное парциальное давление трехатом­ных газов, МПа; Рп = rп.Р; Р – давление в топочной камере теплогенерато­ра, МПа, для агрегатов, работающих без наддува, Р = 0,1 МПа.

.МПа)-1

Коэффициент ослабления лучей сажистыми части­цами вычисляют по формуле, (м.МПа)-1

,

где Сp, Нp – содержание соответственно углерода и водорода в рабочей массе топлива.

.МПа)-1

Для газообразного топлива:

,

где СmНnпроцентное содержание углеводород­ных соединений, входящих в состав газообразного то­плива.

к = 8,16∙0,26 +1,22=3,34.МПа)-1 .

8. Определяют степень черноты топки:

– для камерных топок (Rзг = 0)

,

где аф – эффективная степень черноты факела, зависящая от вида сжигаемого топлива.

Для жидкого и газообразного топлив степень черноты факела

,

где m – коэффициент, учитывающий заполнение объ­ема топки светящимся пламенем; aсв, анс – степень черноты соответственно све­тящейся части факела и несветящихся трехатомных га­зов:

,

,

9.Определяют среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания, кДж/м3

,

где Qт – полезное тепловыделение в топке, кДж/м3; Тa – теоретическая (адиабатическая) темпера­тура горения, К; – энтальпия продуктов сгорания топлива при температуре и избытке воздуха на выходе из топки, кДж/м3, определяют по It-диа­грамме (см. рис. 2.1) по предварительно принятой темпе­ратуре .

кДж/м3

10. Определяют действительную температуру на выходе из топки , °С.

,

где -коэффициент сохранения теплоты, рассчитывае­мый по формуле

°С.

Полученная температура на выходе из топки сравнивается с предварительно принятой. Если расхождение между полученной и ранее принятой температурами не превысит ± 100°С, то расчет счита­ется оконченным.

11. Определяют общее тепловосприятие топки, кДж/кг

,

кДж/кг.