Розрахунок теплообміну в топці

Теплообмін в топці відбувається, в основному, випромінюванням.

Метою розрахунку теплообміну в топці є визначення передаваної в ній кількості тепла (теплової потужності) Qл і температури газів на виході tзт. Основними розрахунковими залежностями є вирази для визначення величини безрозмірної температури за топкою.

Вар.	qv кВт/м3	l1, м	х1	lэ, м	хэ	Параметр M	ξ	Прототип (рис. 3.2)
2	790	2,2	0,95	3,2	1,0	0,42	0,9	2

Об'єм топки V_т ,м3: V_т=BQ_BT/q_v

V_T=3,2

Довжина топки L_т ,м: L_т =

L_т=1,5

Площа стін паливного фронту F_тф, м2: F_тф= V_т/ L_т

F_тф=2,133

Поверхня нагріву, що сприймає промені Н_л ,м2: Н_л=

Н_л=7,935

Площа стін топки F_ст, м2: F_ст=2 F_тф + Н_л

F_ст=12,2

Міра екранування ψ : ψ= Н_л/ F_ст

Ψ=0,65

Паливний факел випромінює енергію за об'ємом топки, що має складну форму, при цьому товщина випромінюючого шару в довільних напрямах різна. Для зручності виконання розрахунків її приводять до півсфери з радіусом S, м, що називається ефективною товщиною випромінюючого шару.

Ефективна товщина випромінюючого шару S ,м:

S=0,944

Температура газу на виході з топки t_зт', °C : t_зт'=1200

Ентальпія газів на виході з топки І_зт', кДж/кг :Діаграма І-t по t_зт'

І_зт'=23902

Коефіцієнт послаблення променів трьохатомними газами К_г ,1/(МПа·м):

К_г=2,3

Коефіцієнт послаблення променів частками сажі К_с ,1/(МПа·м):

К_с=3,311

Паливний факел складається з двох частин: частини, що світиться, утвореною розжареними частками, і частини, що не світиться, складається з трьохатомних газів.

Міра чорноти полум’я, що світиться а_сф :

а_сф=0,4144

Міра чорноти полум’я, що не світиться а_г :

а_г=0,1967

Коефіцієнт усереднювання m :

m=0,78

Міра чорноти факела а_ф :

а_ф=0366

Міра чорноти топки а_т :

а_т=0,497

Теоретична температура горіння t_a ,°C: Діаграма І-t по Q_вт

t_a=1997,7

Абсолютна теоретична температура горіння Т_а, К: Т_а= t_a+273= 2270,7

Середня сумарна тепломісткість газів V_псС_ср , кДж/(кг·°С) :

V_псС_ср=22,94

Критерій Больцмана В_о: В_о=0,2814

, де V_псС_ср – середня вагова теплоємність продуктів згорання 1 кг палива, кДж/(кг°С);

σ_о – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, рівний 5,67·10^-11

Вт/(м²·К⁴);

Т_а – абсолютна адіабатна температура, Та = t_а + 273, К.

Безрозмірна температура на виході з топки Θ_зт :

Θ_зт=0,74

Розрахункова температура газу за топкою t_зт , °C : t_зт =1407

Різниця Δt_зт ,°C : Δt_зт=

Δt_зт=(1200-1407)=207

Теплові потужності топки Q_л та Q_л' , кВт : Q_л=725 Q_л'=1064

де І_а – теоретична ентальпія газу в топці, кДж/кг;

І_зт – ентальпія газу на виході з топки, кДж/кг;

t_а – теоретична температура горіння, °С;

М – параметр, що характеризує розподіл температури по висоті топки;

а_т – міра чорноти топки;

В_о – критерій Больцмана.

Різниця ΔQ_л ,% : ΔQ_л= 100(Q_л'- Q_л)/ Q_л

ΔQ_л=46,75

Ефективність роботи топки, оцінюється за допомогою коефіцієнту

прямої віддачі χ, %. і кількістю пари, виробленої в екранних поверхнях

нагріву Dэ, кг/с.

Кількість пари отриманої в екранах D_э ,кг/с :

D_э = 0,29

,де і_эв – ентальпія води на виході з економайзера, кДж/кг. За відсутності

економайзера іэв приймається рівною іпв.

Питомий паровідбір d , кг/(м2·с) : d= D_э/H_л

d=0,0365

Коефіцієнт прямої віддачі χ ,% :

χ= 29