ЛЕКЦИЯ № 20
Теплообмен в поверхностях нагрева котла
Радиационный теплообмен.
Основные определяющие, параметры радиационного, теплообмена и
характеристики экранов.
Радиационный теплообмен является основным способом передачи тепла топочным экранам; в ширмовых пароперегревателях-60-70%, в конвективных перегревателях-20-40%, в остальных низкотемпературных поверхностях нагрева до 10%.
Плотность падающего теплового потока согласно закону Стефана-Больцмана можно записать в следующем виде:
,
.
где:
-степень
черноты факела;
-константа
излучения;
-абсолютная
температура факела.
Излучающая
способность газовой среды, которая
характеризуется степенью черноты,
которая определяется концентрацией в
продуктах сгорания трехатомных газов
(RO
),
водяных паров (Н2О),
золовых и коксовых частиц.
При
передаче тепла топочным экранам имеет
место взаимодействие падающего,
отраженного и воспринятого тепловых
потоков. Величина отраженного теплового
потока определяется температурой
наружных загрязнений (
)
и температурой обмуровки.
d
e
S
- падающий тепловой поток
-
отраженный тепловой поток
- угол прямого видения.
е – расстояние от оси труб до обмуровки
S – шаг труб
Воспринятый тепловой поток:
.
-
коэффициент тепловой эффективности.
-
это доля теплового потока, воспринятого
топочными экранами.
-
угловой коэффициент топочного экрана;
-
коэффициент загрязнения, величина
которого достаточно стабильна и зависит
от вида сжигаемого топлива:
-
твердое топливо;
-
мазут;
-
газ.
– показывает долю теплового потока, воспринятого топочными экранами, к потоку падающему на поверхность труб.
Всегда
,
так как
.
- показывает долю теплового потока, падающего на экранные трубы.
.
Увеличение ведет к снижению этой доли.
Таким образом, чем больше шаг труб(S), и меньше расстояние до обмуровки (e), тем меньше угловой коэффициент (x).
Для топочных экранов из гладких труб x=0,97-0,99
Для газоплотных топочных экранов x=1.
-
лучевоспринимающая поверхность нагрева
экрана.
.
Излучение трехатомных газов, заполняющих топочный объем, определяется их концентрацией и толщиной объема излучения.
Коэффициент излучения газовой среды рассчитывается по закону Бугера:
,
где:
-
коэффициент ослабления лучей газовой
средой;
-
парциальное давление трехатомных газов
и водяных паров;
.
rН2О, rRO2 – доли водяных паров и трехатомных газов в продуктах сгорания;
P – давление в топке;
S – толщина излучающего слоя.
составляет
0,4-0,5.
Для всех твердых топлив коэффициент излучения факела в топке записывается в виде:
.
Коэффициент ослабления топочной среды:
æ.,
где
,
,
- это коэффициенты ослабления лучей
газовой средой, золовыми и коксовыми
частицами.
-
концентрация золы в дымовых газах.
æ – учитывает вид сжигаемого твердого топлива.
Для газомазутного факела:
;
где: m – доля светящейся части факела (доля объема).
m=0.1 – для газа.
m=0.5 – для мазута.
Имея величину степени черноты факела можно рассчитать коэффициент теплового излучения топочной камеры (степень черноты топки).
Степень
черноты топки
определяется видом сжигаемого топлива
и составляет примерно:
Для газа - =0,5.
Для мазута - =0,7.
Для твердых топлив - =0,75-0,95.
Средний тепловой поток, воспринятый топочными экранами определяется по выражению
.
Таким образом, определяющими факторами радиационного теплообмена являются: