4.2. Тепловой расчет топочной камеры

1. Предварительно задаются температурой продуктов сгора­ния на выходе из топочной камеры θ˝_т =1100°С

2. Энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки для принятой в п.1 температуре (по таб. 2) I˝_т =23283 кДж/кг

3. Полезное тепловыделение в топке (кДж/кг)

Q_т =Q^р_р*(100 -q₃ -q₄ -q₆)/(100 -q₄) +Q_в

где Q_в —теплота, вносимая в топку воздухом

Q_в =α_т *I°_хв =1,2 *423,1=507,72 кДж/кг

α_т -коэффициент избытка воздуха в топке (по таб. 1)

Q_т =41482,2*(100 –0,5 –0 –0)/(100 –0) +507,72= 41782,5 кДж/кг

4. Коэффициент тепловой эффективности экра­нов

ψ =х *ζ=0,88*0,55=0,484

х=0,88 при s/d=0.11/0.051=2.16 и l≥1.4*d (0.11≥1.4*0.051) [1]

ζ=0,55

х -угловой коэффициент называется 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.

ζ –коэффициент учитывает снижение тепловосприятия экран­ных поверхностей нагрева вследствие их загрязнения наружными отложениями или закрытия огнеупорной массой

5. Эффективная толщина излучающего слоя

s =3,6*V_т/F_ст =3,6*17,14/41,47=1,488 м

где V_т —объем топочной камеры (м³) (См. стр 4)

F_ст —поверхность стен топочной камеры (м²) (См. стр 4)

6. Коэффициент ослабления лучей. При сжига­нии жидкого и газообразного топлива коэффициент ослабления лучей зависит от коэффициентов ослабления лучей трехатомными газами (k_г) и сажистыми частицами (k_c). (м*МПа)^-1

k= k_г*r_п+k_c

где r_п —суммарная объемная доля трехатомных газов (по таб. 1)

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами (м*МПа)^-1

где р_п —парциальное давление трехатомных газов

р_п =r_п*р =0,233*0,1=0,0233 Мпа

р —давление в топочной камере котлоагрегата для агрегатов, работающих без наддува, принимается р =0,1 МПа

r_Н2О —объемная доля водяных паров (по табл. 1)

T^″_т —абсо­лютная температура на выходе из топочной камеры (К)

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами

k_с =0,3*(2 -α_T)*(1,6*T^″_т /1000 -0,5)*С^р/Н^р =0,3*(2-1,2)*(1,6*(1100+273)/1000-0,5)*

*84,65 /11,7 = 2,95 (м*МПа)^-1

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

k =7,54*0,233+2,95 =4.7 (м*МПа) ^–1

7. Степень черноты факела

а_ф =m* а_св +(1-m)* а_г

где m —коэффициент, характеризующий долю топочного объема, заполненного светящейся частью факела

m= 0,554 при q_v =405 кВт/м²

а_св, а_г —степень черноты светящейся части факела и несветя­щихся трехатомных газов, какой обладал бы факел при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трехатомными газами

а_св =l –e^(-k*p*s) =1 -e^{–4.7*0.1*1.488} =0.5

а_г =1 -e^(-k_г*r_п*p*s) =1 -e^{–7.54*0.233*0.1*1.488} =0.23

а_ф =0,554 *0,5 +(1 -0,554) *0,23=0,38

8. Cтепень черноты топки для камерных топок

а_т =а_ф /[а_ф +(1 -а_ф) *ψ_ср] =0,38 /[0,38 +(1 –0,38) *0,484]=0,56

9. Параметр М в зависимости от относитель­ного положения максимума температуры пламени по высоте топки х_т

М =0,5

10. Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания при нормальных условиях (кДж/(кг*К))

Vc_cp =(Q_т -I˝_т) /(Т_а -θ˝_т)

где Т_а —теоретическая (адиабатная) температура горения (К) определяемая из таб. 2 по значению Q_т, равному энтальпии продуктов сгорания I_а

θ˝_т —температура (абсолютная) на вы­ходе из топки, принятая по предварительной оценке (К)

I˝_т —энтальпия продуктов сгорания берется из табл. 2 при принятой на выходе из топки температуре

Q_т —полезное тепловыделение в топке (см. п. 3)

Т_а =Т_м +(I_а –I_м) *100 =1800 +(41782,5 –40226,4) *100 =1862°С =2135 К

(I_б –I_м) (42740,4 –40226,4)

Vc_cp =(41782,5 -23283) /(2135 -1373) =24,3 кДж/(кг*К)

11. Действительная температура на выходе из топки (°С)

Полученная температура на выходе из топки сравнивается с температурой, принятой ранее в п. 1. Если расхождение между полученной температурой (θ˝_т) и ранее принятой на выходе из топки не превысит ±100 °С, то расчет считается оконченным.

1100-1032=68°С

12. Количества теплоты, воспринятые луче воспринимающими поверхностями топки из уравнения баланса

Q_л =φ *(Q_т -I'' +Δα_к *I°_прис) =0,982 *(41782,5 –23283 +0,1 *423,1) =18208,06 кДж/кг