кот / 37+
.docxОсновы расчета топочных камер
Основы расчета топочных камер парогенератора или водогрейного котла выполняется с целью выявления экономичности и надежности ее работы. Экономичность работы топки характеризуется минимальными потерями теплоты от химической и механической неполноты горения при максимальных допустимых удельных нагрузках колосниковой решетки и топочного объема и минимальном коэффициенте избытка воздуха.
Надежность работы топки может быть обеспечена только при отсутствии ее шлакования, т. е. образования отложений размягченной золы на стенах топки и поверхностях нагрева, расположенных в ней. Для бесшлаковочной работы топки необходимо обеспечить определенные температуры на выходе из нее.
Основы расчета топочных камер могут быть конструктивными или поверочными. Конструктивные основы расчета топочных камер определяют размеры топки и площадь расположенных в ней поверхностей нагрева. Поверочные основы расчета топочных камер определяют температуру продуктов сгорания на выходе из топочной камеры, производят оценку экономичности и надежности работы топки.
Технические основы расчета топочных камер различают следующие виды излучения. Собственное излучение представляет собой излучение тела, определяемое его температурой и степенью черноты,
где а - степень черноты; σ - константа излучения абсолютно черного тела, равна 5,67* 10-8 Вт/(м2*К4); Т - абсолютная температура, К. Излучение, падающее на какое-либо тело от других тел, называется падающим, qпад.
Поглощенным излучением называется часть падающего излучения, поглощаемого телом. При этом
Отраженным излучением называется часть падающего излучения, отражаемая от поверхности тела. При этом
Под эффективным излучением при взаимном теплообмене в системе тел понимают тепловой поток, идущий от поверхности тела, который состоит из собственного и отраженного излучения, т. е.
В результате лучистого теплообмена в системе тел часть теплоты может быть отведена. Теплоту, отведенную в результате излучения из системы тел, называют результирующим излучением. При этом
Тепловую работу экранов принято характеризовать безразмерной величиной, называемой коэффициентом тепловой эффективности экрана (ф). Под коэффициентом тепловой эффективности топочного экрана понимают отношение результирующего излучения, воспринятого экраном, к падающему на него тепловому потоку:
Основы расчета топочных камер теплообмена в топках паровых и водогрейных котлов основывается на приложении теории подобия к топочным процессам. На базе этой теории в Больцмана (Во), степенью черноты топки (αт) и параметром (М), учитывающим характер распределения температуры по высоте топки:
Критерий Больцмана (Во) представляет собой характеристическое число, контролирующее соотношение между конвективным переносом теплоты и излучением абсолютно черного тела при температуре рассматриваемого элементарного объема. Критерий Больцмана вычисляется по формуле
где ф - коэффициент сохранения теплоты; Вр - расчетный расход топлива, кг/с; Fст - площадь поверхности стен топки, м2; фСр - среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов; Vсср - средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива в интервале температур Ɵа - Ɵт", кДж/(кг*К); 5,67*108 - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м2-К»; Та - абсолютная теоретическая температура продуктов сгорания, К.
Степень черноты топки (αт) представляет собой отношение излучательной способности действительной топки к излучательной способности абсолютно черного тела. Степень черноты топки зависит от излучательной способности пламени факела (слоя горящего топлива), конструкции тепловоспринимающих поверхностей нагрева и степени их загрязнения.
Коэффициент пропорциональности (k), определяющий относительное изменение интенсивности луча в поглощающем слое единичной толщины, называют коэффициентом ослабления луча. Он определяет интенсивность ослабления лучей в поглощающей среде и, следовательно, характеризует полную поглощательную способность среды, определяемую как поглощением, так и рассеянием.
При наличии в продуктах сгорания твердых взвешенных частиц их поглощательная способность существенно изменяется. Твердые частицы, находящиеся в пламени, можно разделить на три группы: частицы золы, топлива и углерода. В светящихся пламенах частицы углерода представляют собой сажу, а в пылеугольных - кокс.