2) Расчёт теплообмена в топке.

5.2.1) Расчёт основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчётная формула связывает температуру газов на выходе из топки _т^’’с критерием БольцманаB_o, степенью черноты топки а_ти параметром М, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок.

При расчёте теплообмена используют в качестве исходной формулу:

где T_m^’’=_m^’’+273 — абсолютная температура газов на выходе из топки, [K];

T_a=_a+273 — температура газов, которая была бы при адиабатическом

сгорании топлива, [K];

B_о— критерий Больцмана, определяемый по формуле:

Из этих формул выводятся расчётные.

2. Определяем полезное тепловыделение в топке Q_ти соответствующую ей адиабатическую температуру горения Т_а :

Где количество тепла, вносимое в топку с воздухом Q_в, определяют по формуле:

ккал/кг

Полезное тепловыделение в топке Q_тсоответствует энтальпии газовI_а, которой располагали бы при адиабатическом сгорании топлива,

т.е Q_т= J_а_а=1959,74C;

2. Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяют по формуле:

М=А-Bx_т

где А и В опытные коэффициенты, значения которых принимают:

А=0,59; В=0,5; (при камерном сжигании каменных углей).

Относительное положение максимума температур факела в топке определяют по формуле:

Х_т= Х_г+Х

где Х_г– относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения осей горелокh_г (от пода топки или середины холодной воронки) к общей высоте топки Н_т (от пода топки или середины холодной воронки до середины выходного окна из топки, т.е. Х_г =h_г/ Н_т;Х – поправка на отклонение максимума температур от уровня горелок, принимаемая по таблице 2.4.[2]: в пылеугольных топках с вихревыми или прямоточными горелками при фронтальном или встречном их расположенииХ=0,1

5.2.4) Степень черноты топки а_ти критерий Больцмана В₀зависят от искомой температуры газов на выходе_т^’’.

По таблице 2.5.[2]: в камерных топках для сжигания каменных углей принимаем _т^’’= 1100⁰С, этой температуре соответствуетJ_т^’’=3390,8 ккал/кг

Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания определяют по формуле:

5. Степень черноты топки определяют по формуле:

Где а_ф– эффективная степень черноты факела.

При камерном сжигании твердых топлив основными излучающими компонентами пламени являются трехатомные газы (СО₂и Н₂О) и взвешенные в них частицы золы и кокса.В этом случае степень черноты факела определяется по формуле:

Где S_т – эффективная толщина излучаемого слоя в топке;P– давление в топке, для паровых котлов, работающих без наддува Р = 1 кгс/см² .

Коэффициент ослабления лучей k топочной средой определяют по формуле:

Где: k_гопределяем по номограмме 3[2]:k_г=0,45

k_зл— коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, определяем по

номограмме 4[2] : k_зл=6,8

_зл—массовая концентрация золы в дымовых газах:_зл=0,01089 кг/кг

k_кокс=1 — коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами

₁и₂—безразмерные величины, учитывающие влияние концентрации коксовых частиц в факеле, которые зависят от рода топлива (₁) и способа его сжигания (₂).Для топлив, рекомендованных для курсового проекта ₁=0,5 ,при камерном сжигании₂=0,1.

Температура газов на выходе из топки:

при _т^’’=1031,6СJ_т^’’=3159,3344 ккал/кг

5. Определяем количество тепла, переданное излучением в топке:

ккал/кг

7. Определим тепловые нагрузки топочной камеры:

Удельное тепловое напряжение объёма топки:

Допуск 250300 Мкал/м³ч;

Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок:

При фронтальном расположении горелок максимально допустимое напряжение сечения топочной камеры по условиям шлакования экранов топки для шлакующих каменных углей : q_f=1500 Мкал/(м²ч).Полученное значение меньше допустимого.