2) Расчёт теплообмена в топке.

8.2) Расчёт основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчётная формула связывает температуру газов на выходе из топки _т^’’ с критерием Больцмана B_o, степенью черноты топки а_т и параметром М, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок.

При расчёте теплообмена используют в качестве исходной формулу:

где T_m^’’=_m^’’+273 — абсолютная температура газов на выходе из топки, [K];

T_a= _a+273 — температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании топлива, [K];

B_о — критерий Больцмана, определяемый по формуле:

Из этих формул выводятся расчётные.

8.3)Определяем полезное тепловыделение в топке Q_т и соответствующую ей адиабатическую температуру горения Т_а :

Где количество тепла, вносимое в топку с воздухом Q_в, определяют по формуле:

ккал/кг

Полезное тепловыделение в топке Q_т соответствует энтальпии газов I_а, которой располагали бы при адиабатическом сгорании топлива,

т.е Q_т= J_а  _а=1959,74C;

8.4)Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяют по формуле:

М=А-Bx_т

где А и В опытные коэффициенты, значения которых принимают:

А=0,59; В=0,5; (при камерном сжигании каменных углей).

Относительное положение максимума температур факела в топке определяют по формуле:

Х_т= Х_г+ Х

где Х_г – относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения осей горелок h_г (от пода топки или середины холодной воронки) к общей высоте топки Н_т (от пода топки или середины холодной воронки до середины выходного окна из топки, т.е. Х_г = h_г/ Н_т ; Х – поправка на отклонение максимума температур от уровня горелок, принимаемая по таблице 2.4.[2]: в пылеугольных топках с вихревыми или прямоточными горелками при фронтальном или встречном их расположении Х=0,1

8.5) Степень черноты топки а_т и критерий Больцмана В₀ зависят от искомой температуры газов на выходе _т^’’.

По таблице 2.5.[2]: в камерных топках для сжигания каменных углей принимаем _т^’’= 1100 ⁰С, этой температуре соответствует J_т^’’=3390,8 ккал/кг

Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания определяют по формуле:

_8.6)

Степень черноты топки определяют по формуле:

Где а_ф – эффективная степень черноты факела.

При камерном сжигании твердых топлив основными излучающими компонентами пламени являются трехатомные газы (СО₂ и Н₂О) и взвешенные в них частицы золы и кокса. В этом случае степень черноты факела определяется по формуле:

Где S_т – эффективная толщина излучаемого слоя в топке; P – давление в топке, для паровых котлов, работающих без наддува Р = 1 кгс/см² .

Коэффициент ослабления лучей k топочной средой определяют по формуле:

Где: k_г определяем по номограмме 3[2]: k_г=0,45

k_зл — коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, определяем по

номограмме 4[2] : k_зл=6,8

_зл—массовая концентрация золы в дымовых газах: _зл=0,01089 кг/кг

k_кокс=1 — коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами

₁ и ₂ —безразмерные величины, учитывающие влияние концентрации коксовых частиц в факеле, которые зависят от рода топлива (₁) и способа его сжигания (₂). Для топлив, рекомендованных для курсового проекта ₁=0,5 ,при камерном сжигании ₂=0,1.

Температура газов на выходе из топки:

при _т^’’=1031,6С  J_т^’’=3159,3344 ккал/кг

8.7)Определяем количество тепла, переданное излучением в топке:

ккал/кг

8.8)

Определим тепловые нагрузки топочной камеры:

Удельное тепловое напряжение объёма топки:

Допуск 250300 Мкал/м³ч;

Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок:

При фронтальном расположении горелок максимально допустимое напряжение сечения топочной камеры по условиям шлакования экранов топки: q_f=1500 Мкал/(м²ч).Полученное значение меньше допустимого.