6 Расчет топки

6.1 Задачей расчета топки является определение расчетных параметров работы топки в непроектных условиях при неизменной её конструкции: температуры газов на выходе из топки; лучистого тепла, воспринимаемого поверхностями нагрева топки; теплового напряжения топочного объема; теплового сечения топки в зоне наибольшего тепловыделения, а также теплового напряжения стен топочной камеры.

Поверочный расчет топки проводится в следующем порядке:

• определяются конструктивные характеристики топки (п.6.2);

• рассчитываются (или принимаются по Нормам) тепловые характеристики топки (п.6.3);

Следует отметить, что при определении некоторых из них, в частности, средней суммарной теплоемкости продуктов сгорания и критерия поглощательной способности, необходимо уже знать температуру газов на выходе из топки. Поэтому этой температурой следует задаться;

- рассчитывается температура газов на выходе из топки по формуле (или по номограмме) [1, номограмма 4], получаемое значение сравнивается с предварительно принятым. Если температура газов на выходе из топки, полученная расчетом или по номограмме, не будет отличаться от принятой ранее больше, чем на  100С , то расчет на этом заканчивается и для последующих расчетов принимается значение температуры газов на выходе из топки, определенное расчетом, либо по номограмме. В противном случае необходимо задаться другим значением температуры газов на выходе из топки, и повторить расчет.

- определяется количество лучистого тепла, воспринимаемое поверхностями нагрева топки; тепловое напряжение сечения топки в зоне наибольшего тепловыделения и тепловое напряжение стен топочной камеры.

6.2 Конструктивные характеристики топки

Конструктивными характеристиками топки являются:

- поверхность стен топочной камеры ;

- сечение топки ;

- объем топки ;

- эффективная толщина излучающего слоя .

Для более простого определения необходимо составить эскиз топки в границах активного объема (по осям экранных труб) (рисунок 2). На эскизе следует указать геометрические размеры топки: высоту расположения горе­лок , общую высоту топки , диаметр и шаг экранных труб , а также расстояние осей экранных труб от ограждающих стен .

Рисунок 2 – Эскиз топки

Все перечисленные величины берутся по чертежам заданного котла:

Ширина топки: м.

Глубина топки: м.

Высота топки: м.

Высота задней стены топки: м.

Высота фронтовой стены: м.

Глубина потолка: м.

Высота выходного газового окна: м.

Высота выступа: м.

Длина выступа: м.

Высота первого яруса горелок: м.

Высота второго яруса горелок: м.

6.2.1 Площадь фронтовой стены [3, стр. 5]

6.2.2 Площадь задней стены [3, стр. 5]

6.2.3 Площадь потолка [3, стр. 5]

6.2.4 Площадь выходного газового окна [3, стр. 5]

6.2.5 Площадь боковой стены [3, стр. 5]

Общая поверхность стен топочной камеры определяется по геометрическим размерам топки как суммам поверхностей фронтовой стены, задней стены, потолка, двух поверхностей боковых стен и площади выходного газового окна.

6.2.6 Общая поверхность стен опочной камеры [3, стр. 5]

6.2.7 Площадь экранов топки [3, стр. 5]

6.2.8 Объём топочной камеры [3, стр. 5]

6.2.9 Эффективная толщина излучающего слоя объёма топки [3, стр. 5]

6.3 Тепловые характеристики топки

К тепловым характеристикам топки относят: коэффициент тепловой эффективности экранов , среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания ; параметр , учитывающий влияние на интенсивность теплообмена уровня расположения горелок, критерий поглощательной способности (критерий Бугера) .

6.3.1 Коэффициент тепловой эффективности экранов

Коэффициент тепловой эффективности экранов равен произведению углового коэффициента экрана на коэффициент , учитывающий тепловое сопротивление загрязнения или закрытие изоляцией [1, п.6-22]

.

Если стены топки закрыты экранами с разными значениями коэффициента тепловой эффективности , или экраны покрывают часть поверхности стен, то среднее значение коэффициента тепловой эффективности равно

,

где – коэффициент тепловой эффективности отдельных поверхностей топки;

– полная (суммарная) поверхность стен топки, м².

В данном случае следует определить следующие коэффициенты тепловой эффективности: для экранных стен топочной камеры , потолка , выходного газового окна . При наличии «зажигательного» пояса для него также определяется коэффициент тепловой эффективности ( , т.к. нет «зажигательного» пояса).

6.3.1.1 Угловой коэффициент гладкотрубных экранов

Угловой коэффициент гладкотрубных экранов определяется в зависимости от их конструкции по номограмме [1, номограмма 1а, кривая 3]

Для нашего случая: , , .

6.3.1.2 Коэффициент , учитывающий снижение тепловосприятия экрана при его загрязнении или закрытии его поверхности изоляцией [1, таблица 6-3]

Для мазута: = 0,55.

; ; ;

Для выходного окна топки, отделяющего топку от расположенной за ним поверхности нагрева, коэффициент определяется по формуле:

,

где - коэффициент, который принимается таким же, как для настенных экранов [1, таблица 6-3];

- коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между топкой и поверхностью нагрева. При размещении за окном фестона =0,8 [3, стр. 6]

;

6.3.2 Параметр , учитывающий влияние на интенсивность теплообмена относительного уровня расположения горелок, степени забалластированности топочных газов и других факторов, определяется по нормам [1, п.6-18]

Для камерных топок параметр рассчитывается по формуле:

где – коэффициент, который принимается согласно рекомендациям [1, п.6-18]

Для газомазутных топок при настенном расположении горелок: ;

– величина, характеризующая относительный уровень расположения горелок в топке.

,

где – расчетная высота топки, определяется как расстояние от пола до середины выходного газового окна.

– средний уровень расположения настенных и угловых горелок, м.

При двухъярусном расположении горелок производится усреднение высот [1, п.6-05]

,

где – число горелок в первом и втором ярусах;

, ;

– уровень расположения осей горелок в ярусе;

, ;

–расход топлива, подаваемого в горелки каждого яруса;

м³/c.

= 0,39485 м³/c, =0,39485 м³/c.

.

- параметр забалластированности топочных газов.

;

;

.

6.3.3 Адиабатическая температура горения

Адиабатическая температура горения – это такая температура газов, которая была бы в топке, если бы в ней отсутствовал какой-либо теплообмен, и все выделяющееся тепло затрачивалось на нагрев дымовых газов, т.е. в адиабатных условиях горения.

Адиабатическая температура горения ,С определяется по полезному тепловыделению в топке при избытке воздуха по таблице 4.