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.

5. Расчёт конвективных поверхностей нагрева

5.1 Основные расчётные уравнения теплопереноса

К конвективным поверхностям нагрева (теплообменникам) котельного агрегата относят пароперегреватели, конвективные пучки, экономайзеры, воздухоподогреватели. Теплоперенос в таких поверхностях осуществляется в основном за счёт конвективного теплообмена.

При расчёте конвективных поверхностей нагрева используют два основных уравнения теплопереноса, кДж/м³

И уравнение теплового баланса, кДж/м³

φ – коэффициент сохранения теплоты, формула (3.8);

К – коэффициент теплопередачи для конвективной поверхности, отнесённый к расчётной поверхности нагрева, Вт/(м³хК);

F – расчётная площадь поверхности нагрева, м²;

ΔТ – средний температурный напор, К;

I΄, I˝ - энтальпии продуктов сгорания на входе в конвективную поверхность и выходе из неё, определяемые по таблице (2.3), кДж/м³;

I_ХВ – энтальпия холодного воздуха, присасываемого в конвективную поверхность, см. формулу (3.5) кДж/м³;

Δα – величина присоса воздуха в конвективную поверхность, принимая по таблице (2.3).