6. Расчет теплообмена в топке.

Полезное тепловыделение в топке

Q₀=Q^р_н×(100-q₃)/100+Q_в+Qф+i_тл=409×(100-0,005)/100+582,25+22,57+133,96=48,8 кДж/кг

Лучевоспринимающая поверхность нагрева в топке по данным H_Л=34,2 м²

Площадь стен, ограничивающих топочный объем по данным F_ст=5,6 м²

Объем топки V_т=0,875 м³

Степень экранирования топки

Y= H_л/F_cт=34,2/5,6=6,11

Коэффициент сохранения тепла

f=1-q₅/100=1-0,04/100=0,96

Эффективная толщина излучающего слоя

S=3,6*V_т/F_cт=3,6*0,875/5,6=0,563

Теоретическая энтальпия газов

J_a=Q₀

Адиабатическая (теоретическая) температура газов по T-J диаграмме и величине Ja

T_a=1900

Адиабатная температура сгорания

J_a+273=1900,70 K

Температура газов за топкой принимается ориентировочно T'_зт=363,079⁰С или 636,07 К

Энтальпия газов за топкой по T-J диаграмме и величине T'_зт J'_зт= 6512,37 кДж/кг

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания

V_г*С_ср= J_а-J'_зт /T_а-T'_зт=6512,37 кДж/кг

Условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающей поверхности

Z=0.4

Тепловое напряжение лучевоспринимающей поверхности нагрева

q_н= B*Q₀/z*H_л=0.011×48800/0.4×34.2=39 кВт/м²

Произведение y*z=0.4×6.11=2.444

Суммарная объемная доля трехатомных газов

r=r_H2O+r_RO2=0.233

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

К_r=((2,47+5,06*r_H2O)/((P_RO2+P_H2O)*S)^1/2-1,02)*(1-0,37*Т'_зт/1000)*r=((2.47+5,06×0.114)/(0.595+

+0.057)×0.563)^0.5-1.02)×(1-0.37×636/1000)×0.233=((3.047/0.367)^0.5-1.02)×0.055=0.333 1/Мпа×м

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами

К_c=0,306*(2-a)*(1,6*Т'_зт/1000-0,5)*C^p/H^p=0,306*(2-1,15)*(1,6*636/1000-0,5)*6,88=1,61 1/МПа*м

Коэффициент ослабления лучей топочной среды

K=k_r+k_c =0.333+1.61=1.943 1/МПа*м

Давление в топке(абсолютное) принимается P_t 0,1 МПа

Степень черноты светящейся части факела

а_сф=1-е^-K*Pt*S=1-е^{1,943*2500*0,563}=0,27178

Степень черноты несветящихся трехатомных газов

a_r=0,22755

Эффективная степень черноты факела

a_ф =m*a_сф+(1-m)*a_г=0,272

Степень черноты топки

a_т=a_ф/(a_ф+(1-a_ф)*y_э)=0,272/(0,272+(1-0,272)*2,4)=0,134

Критерий Больцмана где s₀=5,67*10^-8Вт/(м²*К⁴)

B₀=f*B*V_г*c_ср/s₀*z*H_л*(Т_а)³=0.0096*0.011*6512/s₀*0.4*34.2*1900³=0.82

Параметр, характеризующий распределение температуры по высоте топки принимается 0,69

Расчетная температура газов за топкой

_Jзт=Т_а/(М*(a_т/B₀)^0,6+1)-273=677 С⁰ или 950 К

Расчетная энтальпия газов за топкой По T-J диаграмме

I_зт=17000 кДж/кг

Количество тепла, передан-ное за топкой (тепловой поток)

Qл=B*(Iа-I_зт)*f=0,011*(48800-17000)*0,96=335,8 кВт

Количество тепла, переданное в топке по предварительному расчету

Q'_л =B*(I_а-I'_зт)*f=336 кВт

Расхождение ∆Q_л 0,059 %

Коэффициент прямой отдачи

m=f*(I_а-I_зт)/I_а*100=0.96*(48800-17000)/48000*100=63.6 %

Действительное тепловое напряжение топочного объема

q_v =Qл/Vт=335.8/0.875=383.77 кВт/м³