2.5 Упрощенный расчет камеры радиации

Целью этого этапа расчета является определение температуры продуктов сгорания, покидающих топку, и фактической теплонапряженности поверхности радиантных труб. Температуру (Т_п) находят методом последовательного приближения (метод итераций), используя уравнение:

, (28)

где q_p и q_pK – теплонапряженность поверхности радиантных труб (фактическая) и приходящаяся на долю свободной конвекции, ккал/м²ч;

H_p/H_S – отношение поверхностей, зависящее от типа печи, от вида и способа сжигания топлива; [2, с.17]

Θ – средняя температура наружной стенки радиантных труб, К;

ψ – коэффициент для топок со свободным факелом ψ = 1,2;

для топок с беспламенным сжиганием топлива ψ = 1,5 – 1,6;

для топок с настильным факелом ψ = 1,3;

С_S = 4,96 ккал/м²чК – коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела.

Определение коэффициента прямой отдачи:

, (29)

где I_max, I, I_ух – теплосодержание продуктов сгорания соответственно при температурах T_max, T_п, T_ух, рассчитывается по уравнению (10), кДж/кг;

η_Т = 0,96 – к.п.д. топки.

Суть метода расчет (метод итераций) заключается в следующем: задаются температурой продуктов сгорания (Т_п), которая находится в пределах 1000 – 1200К; при этой температуре задаются и определяются параметры , входящие в уравнение (28).

Рассчитывают фактическую теплонапряженность радиантных труб:

(30)

Затем определяем температуру наружной стенки экрана по формуле:

, (31)

где α₂ = 600 – 1000 ккал/м²чК – коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому продукту;

δ = 0,008 м – толщина стенки трубы; [2, табл.5]

λ = 30 ккал/мчК – коэффициент теплопроводности стенки трубы;

= 0,002 – для жидких топлив. [2, с.43]

= 0– для газообразных топлив.

Теплонапряженность радиантных труб, приходящаяся на долю свободной конвекции находится по формуле:

(32)

Максимальную температуру продуктов сгорания определяем по формуле:

(33)

где T₀ = 313 К [2, с.15]

Определим теплосодержание продуктов сгорания при максимальной температуре, кДж/кг:

(34)

По уравнению (34) получаются расчетную величину Т_п, если это значение не совпадает с заданной точностью, то расчет возобновляется, при достижении заданной точности фиксируется значение Т_п, и рассчитывается количество тепла, переданное продукту в камере радиации:

(35)

Для первой итерации принимаем Т_п =

Средние массовые теплоемкости газов при данной температуре, кДж/кгК:

С_{CO2 =} ; С_{H2O =} ;

С_{O2 =} ; С_{N2 =} ;

С_SO2 = ;

Теплосодержание продуктов сгорания на 1 кг топлива при заданной температуре Т_п = :

;

I=

Максимальная температура продуктов сгорания:

Средние массовые теплоемкости газов при температуре Т_max, кДж/кгК::

С_{CO2 =} ; С_{H2O =} ;

С_{O2 =} ; С_{N2 =} ;

С_SO2 = ;

Теплосодержание продуктов сгорания при максимальной температуре:

Теплосодержание продуктов сгорания при температуре Т_ух.:

Коэффициент прямой отдачи:

Фактическая теплонапряженность радиантных труб:

Температура наружной стенки экрана:

Теплонапряженность радиантных труб, приходящихся на долю свободной конвекции:

Расчетная температура продуктов сгорания:

Так как рассчитанная Т_п не совпадает со значением, принятым в начале расчета, расчет повторяем,при этом принимаем рассчитанное значение Т_п .

Результаты итераций представлены в таблице 4.

Рассчитанная величина Т_п=

Количество тепла, переданное продукту в камере радиации при этой температуре:

Фактическая теплонапряженность радиантных труб:

Фактическая теплонапряженность поверхности радиантных труб меньше допустимой ( Мкал/м²∙ч < Мкал/м²∙ч), что говорит о правильно сделанном выборе типоразмера печи и эффективной ее работе.

Эффективность работы камеры радиации трубной печи заданно типоразмера составляет : Ƞ=

Рисунок 3 – Схема камеры радиации трубчатой печи

1 - горелка; 2 - змеевик радиантных труб; 3 - настильная стенка

Вывод: была рассчитана температура продуктов сгорания, покидающих топку, при помощи метода последовательного приближения; Т_п = К. Фактическая теплонапряженность поверхности радиантных труб при этом составила q_р = , сравнивая полученное значение фактической теплонапряженности с допускаемым для данной печи q_доп.= (см. табл.2), можно сказать, что наша печь работает с недогрузкой .Количество сырья подаваемого в радиационную камеру может быть увеличено.

Таблица 4 – Результаты расчета Т_п методом итераций

№	Тпзад., К	Itп кДж/кг	Тmax, К	Imax кДж/кг	Iyx кДж/кг	μ	qp, ккал/м2∙ч	Θ, К		qpk, ккал/м2∙ч		Тпрасч, К
1	1000,000	15391,92	2133,217	43454	5299	0,7228	26816	590		3322,85		1047,59
2	1047,59	16488,7	2123,36	43201	5300	0,6907	25623	586		3855,22		1028,76
3	1028,76	16053,58	2127,246	43301	5301	0,7035	26099	587		3642,62		1036,40
4	1036,40	16229,85	2125,668	43260	5302	0,6984	25908	587		3728,50		1033,34
5	1033,34	16159,26	2126,299	43276	5303	0,7004	25985	587		3694,04		1034,58
6	1034,58	16187,89	2126,043	43270	5304	0,6996	25955	587		3707,97		1034,09
7	1034,09	16176,56	2126,144	43272	5305	0,7000	25968	587		3702,43		1034,30
8	1034,30	16181,31	2126,102	43271	5306	0,6999	25964	587		3704,72		1034,22
9	1034,22	16179,59	2126,117	43271	5307	0,6999	25966	587		3703,85		1034,26
10	1034,26	16180,48	2126,109	43271	5308	0,6999	25966	587		3704,26		1034,25
11	1034,25	16180,31	2126,111	43271	5309	0,6999	25967	587		3704,15		1034,27
12	1034,27	16180,57	2126,108	43271	5310	0,7000	25967	587		3704,25		1034,27