8.2. Теплообмен в топке.

По ранее построенной -диаграмме при заданном значении коэффициента избытка воздуха в топке определяем теоретическую температуру горения , т.е ту температуру, которую имели бы дымовые газы, если бы в топке не было теплообмена. .

Температуру газов на выходе из топки предварительно примем

т.е на 100 меньше начала размягчения золы во избежания зашлаковывания конвективной поверхности труб.

1) Полезное тепловыделение в топке.

(8.5)

-тепло, вносимое в топку с дутьевым воздухом при температуре в котельной.

(8.6)

2) Эффективная толщина излучающего слоя

(8.7)

-объём топки (8.8)

3) Полезно воспринятое лучистое тепло.

(8.9)

- -коэффициент сохранения тепла

(8.10)

-определяем по -диаграмме по значению коэффициента избытка воздуха в топке и по предварительно принятой .

4) Проверка температуры газов на выходе из топки.

(8.11)

- -средняя суммарная теплоёмкость продуктов горения.

(8.12)

- -расчётный коэффициент.

(8.13)

-A=0,52, B=0,3, X=0 [1, стр. 101].

M=0,52

- -условный коэффициент загрязнения. Принимаю равным 0,65 [1, стр. 101].

- -степень черноты топки.

(8.14)

- -эффективная степень черноты пламени. Так как сжигание слоевое, то образуется полусветящееся пламя и рассчитывается по формуле:

(8.15)

- , , -оптические плотности излучения трёхатомных газов, коксовых, эоловых частиц соответственно.

(8.16)

- -суммарная объёмная доля трёхатомных газов и продуктов сгорания на выходе их топки. Равна 0,206 (см. Таблицу 1).

- -коэффициент ослабления лучей трехатомными газами. Равен 0,65 [3, рис. 4-5].

- -давление газов на выходе из топки. Т.к котёл работает без наддува, то =0,982 бар=1 ат. [3, стр. 56].

(8.17)

- -коэффициент ослабления лучей частицами кокса. Равен 1 [3, стр. 57].

- -коэффициент, учитывающий влияние концентрации коксовых частиц в факеле. Равен 0,5 для слоевых топок [3, стр. 57].

- -коэффициент, учитывающий способ сжигания топлива. Равен 0,03 для слоевых топок [3, стр. 57].

(8.18)

- -коэффициент ослабления лучей частицами золы. Равен 6,1 [3, рис. 8-24].

- -массовая концентрация золы в дымовых газах.

(8.19)

- -масса дымовых газов.

(8.20)

(8.21)

- -площадь зеркала горения.

[3, Таблица П-2].

- -средний коэффициент эффективности экранов.

(8.22)

- -угловой коэффициент экранов. Равен 0,79 (см. Таблицу 3)

Как видно из полученного результата расхождение между принятой температурой дымовых газов на выходе из топки и полученной составляет 41 , что удовлетворяет условию допустимого расхождения , значит тепловой расчёт топки проведён правильно, а также полученная температура меньше начала размягчения золы.

4. Тепловой расчёт конвективных поверхностей нагрева.

9.1. Расчёт первого конвективного пучка

Пучок труб в первом конвективном пучке расположен коридорно и омывание его газами происходит в поперечной плоскости.

Температура дымовых газов на входе в первый пучок равна температуре д.г. на выходе из топки, т.е , а температуру газов за первым пучком предварительно задаём . Энтальпии газов определяем по рис. 1. ,

Таблица 4

Основные конструктивные характеристики первого конвективного газохода.

Величина	Обозначение	Расчёт	Результат
Ширина газохода	a	-	1,75 м
Высота газохода	b	-	2,75 м
Диаметр труб	d	-	51×2,5 мм
Продольный шаг труб			100 мм
Поперечный шаг труб		-	110 мм
Число рядов труб вдоль оси котла		-	16 шт
Число рядов труб поперёк оси котла		-	20 шт
Всего труб	n	∙	320 шт
Поверхность нагрева		l=b	141 м
Живое сечение	F	a∙b- ∙b∙d	2,57 м

1) Эффективная толщина излучающего слоя

(9.1)

Основные уравнения при расчёте конвективного теплообмена:

1) Уравнение теплопередачи (полезно воспринятое тепло)

(9.2)

- -коэффициент теплопередачи от дымовых газов к воде.

(9.3)

- -коэффициент тепловой эффективности. Равен 0,65 [4, табл. 7-1 на стр. 47].

- -коэффициент теплоотдачи от газов к стенке.

(9.4)

- -коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания её газами. Равен 1 [4, стр. 37].

- -коэффициент теплоотдачи конвекцией.

(9.5)

- -поправка на число поперечных рядов труб. Равна 1 [1, рис. на стр. 110].

- -коэффициент теплопроводности при средней температуре потока.

, [10, Приложение 14].

- -поправка на геометрическую компоновку пучка. Равна 1,02 [1, рис. на стр. 111].

- -скорость потока дымовых газов.

(9.6)

- -средний объём дымовых газов. Равен 9,945 (см. Таблицу 1).

- -кинематическая вязкость. Равна 156∙10 [3, табл. 8-1].

- -критерий Прандтля. Равен 0,588 [3, табл. 8-1].

- -коэффициент теплоотдачи излучением.

(9.7)

- -степень черноты загрязнённых стенок лучевоспринимающих поверхностей. Равна 0,8 [4, стр. 43].

- -степень черноты потока газов при температуре .

(9.8)

-kps-суммарная оптическая толщина запыленного газового потока.

(9.9)

- -коэффициент ослабления лучей трехатомными газами. Равен 2,5 [3, рис. 4-5].

-s-эффективная толщина излучающего слоя. Равна 0,2 м.

- -средняя температура наружного слоя отложения на стенке

[3, стр. 97]. (9.11)

- -температура насыщения при 13 ат, равная 192

- -температурный напор.

, -коэфф. пересчёта. Равен 0,7. (9.12)

(9.13)

2) Уравнение тепла, отданного дымовыми газами.

(9.14)

-φ-коэффициент сохранения тепла. Равен 0,999.

- -количество тела с присосным воздухом, которым можно пренебречь ввиду его малости.

В идеале должно быть равенство уравнений тепла, отданного газами и полезно воспринятым теплом. Но равенства нет, следовательно посчитаем отношение уравнений: , то есть величины отличаются почти на 0%, что допустимо и температура за первым конвективным пучком выбрана оптимально.