1.5. Розрахунок поверхонь нагріву

1.5.1. Розрахунок геометричних розмірів паливні

Об'єм паливні обмежується осьовою площиною екранних труб стін і стелі, поверхнею, що проходить через перший ряд труб ширм або фестона, площиною дна газомазутного котла або горизонтальною площиною, яка відокремлює половину висоти холодної воронки пилогазового котла. При цьому, відсічена горизонтальною площиною нижня частина холодної воронки в об'ємі паливні не враховується.

Повна площа поверхні стін , м², обчислюється як сума площин, які обмежують об’єм паливні:

м²

де - площа поверхні фронтової стіни паливні, =4,91 м²; - площа поверхні тилової (задньої) стіни, =4 м²; - площа поверхні бічної стінки, =3,15 м²; - площа поверхні дна, =0,551м²; - площа поверхні екранів стелі, =3,8 м²; - площа поверхні вихідного вікна, =0,86 м².

Об’єм паливні, м³, визначається з рівняння:

м³

де - ширина паливні(ширина котла), =2,04 м.

Теплове навантаження об’єму паливні, кВт/м³:

кВт/м³

Ефективна товщина випромінюючого шару паливні, м:

м.

Результати розрахунку зводять в табл. 4.

Таблиця 4

Геометричні розміри паливні

Розрахункова величина	Позначення	Розмірність	Формула, таблиця та їх джерело	Результат
Діаметр і товщина екранних труб	dхδ	мм	За кресленням	51х5,5
Крок труб	S	мм	За кресленням	80
Поверхні
Фронтова		м2	За кресленням	4,91
Тилова (задня)		м2	За кресленням	4
Бічна		м2	За кресленням	3,15
Дно		м2	За кресленням	0,55
Стеля		м2	За кресленням	3,8
Вихідне вікно		м2	За кресленням	0,86
Повна площа поверхні стін		м2		20,38
Об’єм паливні		м3	Задано	6,4
Ефективна товщина випромінюючого шару паливні		м		1,13

1.5.2. Розрахунок теплообміну в паливні

Перевірочний розрахунок паливні проводиться в такій послідовності:

1. Попередньо задаємося температурою продуктів згоряння на виході з паливні.

Для промислових парових і водогрійних котлів рекомендується попередньо приймати температуру продуктів згоряння на виході з паливні при спалювані мазуту 1000-1050 ºС.

Приймаємо .

2. Для прийнятої температури визначаємо ентальпію продуктів згоряння на виході з паливні за даними табл. 2

=18885,54

3. Визначаємо корисне тепловиділення в паливні:

де - теплота, що вноситься повітрям, .

Теплота повітря ( ) складається з теплоти гарячого повітря і теплоти холодного повітря, яке присмоктується в паливню:

Коефіцієнт надлишку повітря в паливні( ) приймається з табл. 1. Присмокти повітря в паливні визначається за табл. XVI [1 с.198], а в систему пилоприготування – за табл. XVI Б [1 с.199] ( - можна не враховувати). Ентальпію теоретично необхідного гарячого повітря ( ) визначають за табл. 2, а присмоктаного холодного повітря за - за формулою , =3495,1 .

4. Визначаємо коефіцієнт теплової ефективності екранів:

Кутовим коефіцієнтом ( ) називається відношення кількості енергії, яка надходить на опромінювану поверхню, до енергії випромінювання усієї напівсферичної випромінюючої поверхні. Кутовий коефіцієнт показує яка частина напівсферичного променевого потоку, яку випромінює одна поверхня, падає на іншу поверхню і залежить від форми і взаємного розміщення тіл, які знаходяться в променевому обміні. Значення визначається за номограмою 1 [1 c.240].

Коефіцієнт враховує зниження теплосприйняття екранних поверхонь нагріву внаслідок їх забруднення зовнішніми відкладеннями. Коефіцієнт забруднення вибирається з табл. 6-2 [1 с.29].

5. Визначаємо коефіцієнт ослаблення променів. При спалювані рідкого і газоподібного палива коефіцієнт ослаблення променів ( ) залежить від коефіцієнтів ослаблення променів трьохатомними газами ( ) і частинками сажі ( ):

де - сумарна об’ємна частка трьохатомних газів, приймається згідно табл. 1 в колонці для паливні.

Коефіцієнт ослаблення променів трьохатомними газами визначаємо за номограмою 3 [1 c.242] або за формулою:

де - парціальний тиск трьохатомних газів, МПа; - тиск в паливні (для котлоагрегатів, що працюють без наддуву, приймаємо =0,1 МПа); - об’ємна частка водяної пари (табл. 1); - абсолютна температура на виході з паливні, К ( = ).

МПа

Коефіцієнт ослаблення променів частинками сажі:

де - вміст вуглецю і водню в робочій масі рідкого палива.

6. Визначаємо сумарну оптичну товщину середовища

7. Визначаємо ступінь чорноти факелу ( ).

Для рідкого і газоподібного палива ступінь чорноти факела:

де m – коефіцієнт, який характеризує частку об’єму паливні, що заповнений світловою частиною факела, приймається для відкритих і напіввідкритих паливень при незалежно від навантаження m=0,55 для рідкого палива. При m=1 для мазуту. При значення m визначають лінійною інтерполяцією. - ступінь чорноти світлової частини факела і несвітлових трьохатомних газів, яку мав би факел при заповненні усієї паливні відповідно лише світловим полум’ям або лише несвітловими трьохатомними газами, значення визначають за формулами:

де - коефіцієнт ослаблення променів трьохатомними газами і сажовими частинками.

8. Визначаємо ступінь чорноти паливні:

для камерної паливні при спалювані рідкого палива і газу

9. Визначаємо параметр М в залежності від відносного положення максимуму температури полум’я по висоті паливні ( ):

при спалювані газу і мазуту

Відносне положення максимуму температури для більшості палив визначається як відношення висоти розміщення пальників до загальної висоти паливні , де - відстань від дна паливні або від середини холодної воронки до осі пальників, а - відстань від дна паливні або середини холодної воронки до середини вихідного вікна паливні (знаходимо за кресленням котла).

10. Визначаємо середню сумарну теплоємність продуктів згоряння на 1 кг твердого і рідкого палива або на 1 м³ газу за нормальних умов:

де - корисне тепловиділення в паливні; - ентальпія продуктів згоряння вибирається з табл. 2 за прийнятою на виході з паливні температури; - теоретична (адіабатна) температура горіння, К, визначається з табл. 2 за значенням , яке дорівнює ентальпії продуктів згоряння ; - температура (абсолютна) на виході з паливні, К.

11. Визначаємо дійсну температуру на виході з паливні за номограмою 7 [1 c.245] або за формулою:

ºС

Оскільки різниця між одержаною температурою і раніше прийнятою на виході з паливні не перевищує ±100ºС, то розрахунок вважаємо закінченим.

Результати розрахунку зводимо в таблицю 5.

Таблиця 5

Розрахунок теплообміну в паливні

Розрахункова величина	Позначення	Розмірність	Формула, таблиця та їх джерело	Результат
Температура продуктів згоряння на виході з паливні.		ºС	Прийнято	1000
Ентальпія продуктів згоряння на виході з паливні		кДж/кг	З І-t таблиці (діаграми)	18885,54
Ентальпія гарячого повітря		кДж/кг	З І-t таблиці (діаграми)	3495,1
Ентальпія холодного повітря		кДж/кг		415,512
Теплота, що вноситься в паливню з повітрям		кДж/кг		3690,6
Кутовий коефіцієнт			За номограмою 1 [1]	0,9
Коефіцієнт, що враховує зниження теплосприйняття екранних поверхонь нагріву			З табл. 6-2 [1]	0,55
Коефіцієнт теплової ефективності екранів				0,495
Коефіцієнт ослаблення променів трьохатомними газами				9,7
Середня сумарна теплоємність продуктів згоряння		кДж/(кг∙К)		21,96
Дійсна температура на виході з паливні		ºС		910,2