ЛЕКЦИЯ № 17 (КУ и ПГ Ч.2)

Теплообмен в поверхностях нагрева котла Радиационный теплообмен Основные определяющие, параметры радиационного, теплообмена и характеристики экранов

Радиационный теплообмен является основным способом передачи тепла топочным экранам; в ширмовых пароперегревателях-60-70%, в конвективных перегревателях-20-40%, в остальных низкотемпературных поверхностях нагрева до 10%.

Плотность падающего теплового потока по закону Стефана-Больцмана можно записать в следующем виде:

, ,

где: -степень черноты факела;-константа излучения;-абсолютная температура факела.

Излучающая способность газовой среды, которая характеризуется степенью черноты, которая определяется концентрацией в продуктах сгорания трехатомных газов (RO), водяных паров (Н₂О), золовых и коксовых частиц.

При передаче тепла топочным экранам имеет место взаимодействие падающего, отраженного и воспринятого тепловых потоков. Величина отраженного теплового потока определяется температурой наружных загрязнений () и температурой обмуровки.

d

e

S

- падающий тепловой поток,

- отраженный тепловой поток,

- угол прямого видения,

е – расстояние от оси труб до обмуровки

S – шаг труб

Воспринятый тепловой поток:

.

- коэффициент тепловой эффективности.

- это доля теплового потока, воспринятого топочными экранами.

- угловой коэффициент топочного экрана;

- коэффициент загрязнения, величина которого достаточно стабильна и зависит от вида сжигаемого топлива:

- твердое топливо;

- мазут;

- газ.

– показывает долю теплового потока, воспринятого топочными экранами, к потоку падающему на поверхность труб.

Всегда , так как.

- показывает долю теплового потока, падающего на экранные трубы.

.

Увеличение ведет к снижению этой доли.

Таким образом, чем больше шаг труб(S), и меньше расстояние до обмуровки (e), тем меньше угловой коэффициент (x).

Для топочных экранов из гладких труб x=0,97-0,99

Для газоплотных топочных экранов x=1.

- лучевоспринимающая поверхность нагрева экрана.

.

Излучение трехатомных газов, заполняющих топочный объем, определяется их концентрацией и толщиной объема излучения.

Коэффициент излучения газовой среды рассчитывается по закону Бугера:

, где:

- коэффициент ослабления лучей газовой средой;

- парциальное давление трехатомных газов и водяных паров;

.

r_Н2О, r_RO2 – доли водяных паров и трехатомных газов в продуктах сгорания;

P – давление в топке;

S – толщина излучающего слоя.

составляет 0,4-0,5.

Для всех твердых топлив коэффициент излучения факела в топке записывается в виде:

.

Коэффициент ослабления топочной среды:

æ., где

, ,- это коэффициенты ослабления лучей газовой средой, золовыми и коксовыми частицами.

- концентрация золы в дымовых газах.

æ – учитывает вид сжигаемого твердого топлива.

Для газомазутного факела:

;

где: m – доля светящейся части факела (доля объема).

m=0.1 – для газа.

m=0.5 – для мазута.

Имея величину степени черноты факела можно рассчитать коэффициент теплового излучения топочной камеры (степень черноты топки).

Степень черноты топки определяется видом сжигаемого топлива и составляет примерно:

Для газа - =0,5.

Для мазута - =0,7.

Для твердых топлив - =0,75-0,95.

Средний тепловой поток, воспринятый топочными экранами определяется по выражению

.

Таким образом, определяющими факторами радиационного теплообмена являются:

1. температура газового факела (Т_ф);

2. температура наружних загрязнений (Т_НЗ);

3. степень черноты топки (а_Т), которая определяется коэффициентом тепловой эффективности экранов (), концентрацией трехатомных газов и водяных паров (r_n), концентрацией золы и коксовых частиц.