5.Расчет топочной камеры

Расчёт топки производим по формулам в соответствии с источником [2,с.60] в следующей последовательности.

Предварительно задаемся температурой продуктов сгорания на выходе из топочной камеры 900⁰С. Для принятой температуры определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки по таблице 4 – Энтальпии продуктов сгорания Н = 20609,27 , кДж/м³.

Подсчитываем полезное тепловыделение в топке Q_т, кДж/м³

(26)

где Q_в – теплота вносимая в топку с воздухом, кДж/м³

Q_{т =}46928 (100-0,5)/100+514,65=47208,01

Для паровых котлов, не имеющих воздухоподогревателя, теплоту Q_в, кДж/м³, определяем

Q_в =α_т  H⁰_х.в. (27)

Q_в =1,05*490,15=514,65

Определяю коэффициент ψ тепловой эффективности экранов

ψ = χ  ξ, (28)

где χ – угловой коэффициент, т.е. отношение количества энергии, посылаемой на облучаемую поверхность, к энергии излучения всей полусферической излучающей поверхности. Угловой коэффициент показывает, какая часть полусферического лучистого потока, испускаемого одной поверхностью, падает на другую поверхность и зависит от формы и взаимного расположения тел, находящихся в лучистом теплообмене. Значение χ определяется из рисунка 5.3 [2,с.57] ; χ=1;

ξ – коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия экранных поверхностей нагрева вследствие их загрязнения наружными отложениями или закрытия огнеупорной массой. Коэффициент загрязнения принимается по таблице 5.1 [2,с.62]: ξ=0,65.

ψ = 1*0,65=0,65

Определяем эффективную толщину S, м, излучающего слоя

S=3,6V_т/F_ст (29)

где V_т – объем топочной камеры, м³;

F_ст – поверхность стен топочной камеры, м².

S=3,6*17,14/41,47=1,48

Определяем коэффициент k, (м·МПа)^–1 , ослабления лучей. При сжигании газообразного топлива коэффициент ослабления лучей зависит от коэффициентов ослабления лучей трехатомными газами k_г и сажистыми частицами k_с

k = k_г r_п + k_с (30)

где k_г – коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, (м·МПа)^–1;

r_п – суммарная объёмная доля трёхатомных газов; принимаю по таблице 1;

k_с –коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, (м·МПа)^–1.

Коэффициент k_г, (м·МПа)^–1 , ослабления лучей трехатомными газами определяю по формуле

(31)

где р_п = r_п р – парциальное давление трёхатомных газов, МПа;

р – давление в топочной камере котлоагрегата, для агрегатов, работающих без наддува принимаю р = 0,1 МПа;

T˝_т – абсолютная температура на выходе из топочной камеры, К (равна принятой по предварительной оценке).

Коэффициент k_с , (м·МПа)^–1, ослабления лучей сажистыми частицами

k_с (32)

где С^р, Н^р–содержание углерода и водорода в рабочей массе жидкого топлива, %.

При сжигании природного газа

(33)

где С_mН_n – процентное содержание входящих в состав природного газа углеводородных соединений, %

k=9,3*0,27+1,07=3,581

Определяем степень черноты факела а_ф.

Для газообразного топлива степень черноты а_ф факела

а_ф =mа_св +(1– m) а_г (34)

где m –коэффициент, характеризующий долю топочного объема, заполненного светящейся частью факела; принимаю по таблице 5.2 [2] m=0,108,при q_v=410,68 кВт/м³;

а_св – степень черноты светящейся части факела;

а_г – степень черноты несветящихся трёхатомных газов.

Значения а_св и а_г определяю по формулам

а_св=1 – е^{-( kг rп + kс) р s} (35)

а_г=1 – е ^{–kг rп р s} (36)

а_св=1 – е^{-(9,3*0,27+1,07)0,1*1,48}=0,39

а_г=1 – е ^{–9,3*0,27*0,1*1,48}=0,4

а_ф =0,108*0,39+(1-0,108)*0,4=0,392.

Определяем степень черноты топки а_т для камерной топки при сжигании газа

(37)

а_т=0,392/(0,392+(1-0,392)*0,65)=0,50

Параметр М зависит от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки. Для полуоткрытых топок при сжигании газа М=0,48 [источник 2, стр. 67].

Определяем среднюю суммарную теплоёмкость V_с.ср, кДж/м³·К, продуктов сгорания на 1 м³ газа, а при нормальных условиях

V_с.ср=(Q_т – H^″_т) / (Т_а –Т^″_т) (38)

где Т_а – теоретическая (адиабатная) температура горения, К; определяем по таблице 4 по значению Q_т, равному энтальпии продуктов сгорания Н_а; Т_а=2234,2 К.

Т^″_т –температура (абсолютная) на выходе из топки, К;

H^″_т – энтальпия продуктов сгорания, кДж/м³; определяем по таблице 4 при принятой на выходе из топки температуре;

Q_т – полезное тепловыделение в топке, кДж/м³.

V_ср

Определяю действительную температуру υ^″_т, ⁰С, на выходе из топки

υ″_т = (39)

Полученная температура на выходе из топки υ^″_т = 902,5 ⁰С сравнивается с температурой, принятой ранее, 900 ⁰С. Расхождение между полученной температурой υ^″_т, ⁰С, и ранее принятой на выходе из топки не превышает погрешность0,5%, расчет считается оконченным.

Вып. Балук А.Н

Пров Белобородов В.В

Изм Лист № докум. Подп. Дата

БККП. 038501.000 ПЗ

Лист