3. Определение параметра м

Параметр М определяется в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки . Для случая сжигания газа параметр М определяется по формуле:

,

где - отношение высоты расположения осей горелок = 1,39 м (от пола топки) к общей высоте = 2,027 м (от пола топки до середины выходного окна из топки):

.

Итого считаем:

.

4. Определение среднего коэффициента тепловой эффективности экранов Ψср.

О пределение среднего коэффициента тепловой эффективности экранов Ψ_ср происходит по формуле:

;

где ψ_i = X_i*ξ_i,

где X_i - угловой коэффициент по рисунку 3.1 при S/d=1; X_i = 1;

ξ_i - коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения или закрытия изоляцией поверхности [1, табл. 3.1], для газа ξ_i=0,65;

ψ_i=1·0,55=0, 55;

F_ст – ограждающая поверхность стен топочной камеры, F_ст = 43,15 м²;

F_стi = 40 м².

Итого считаем:

Рисунок 3.1. Угловые коэффициенты однорядного гладкотрубного экрана.

.

5. Определение степени черноты топки αт.

Степень черноты экранированных камерных топок α_т определяется по формуле:

.

При сжигании газообразного топлива эффективная степень черноты определяется по выражению:

,

где и - степень черноты, какой обладал бы факел при заполнении всей топки, соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трехатомными газами; величины и определяются по формулам:

;

,

где S – эффективная толщина излучающего слоя в топке, м, вычисляется по формуле:

- коэффициент ослабления лучей сажистыми частицам, определяется по формуле:

где С^Р/Р^Р - соотношение содержаний углерода и водорода в рабочей массе топлива:

С^Р/Р^Р = 0,12∑ C_mH_n = 0,12*(1/4*91,9 + 2/6*2,1 + 3/8*1,3 + 4/10*01,4 + 5/12*0,1) = 0,12*(24,36) = 2,924;

T_T’’ – температура газов на выходе из топки, T_T’’ = 149⁰С = 419 К;

k_c = 0,03*(2-1,1)*(1,6*419/1000 – 0,5)*С^Р/Н^Р = 0,013451 1/(мМПа);

k_гr_п – коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, 1/(мМПа), определяется по формуле:

где Р_п = P*r_п = 0,1*r_п, МПа;

k_г∙r_п = (7,8+16*0,20/(3,16*(0,1*0,29*1,51)^1/2) – 0,1) * (1 – 0,37*419/1000)*0,29 = 4,6438 1/(мМПа);

α_св = 1 - е^{-(4,6438+0,013451)*0,1*1,51} = 0,5050;

α_г = 1 - е^{-4,64380,1*1,51} = 0,5040;

m – коэффициент усреднения, зависящий от теплонапряжения топочного объема q, определяющегося по формуле:

q = B*Q^P_H/V_т = 0,209*36160/10,85 = 417 кВт/м³;

m находится через интерполяцию с использованием известных значений:

q = 407 кВт/м³ → m = 0,1;

q = 1000 кВт/м³ → m = 0,6;

m = 0,1072;

α_ф = m*α_св + (1-m)α_г = 0,1*0,5050 + (1-0,1072)*0,5040 = 0,5041.

В итоге считаем:

α_Т = 0,5041/(0,5041 + (1 – 0,5041)*0,6026) = 0,6278.

6. Итоговое определение температуры газов на выходе из топки.

.

Рассчитываем погрешность: (1043,56-1050)/1050·100% = 0,6%. Максимально допустимая погрешность составляет +/-5%. Укладываемся.

4. Поверочный тепловой расчёт конвективных поверхностей котла.

Основными уравнениями при расчете конвективного теплообмена являются:

• уравнение теплопередачи:

;

• уравнение теплового баланса:

.

Расчет считается завершенным при выполнении равенства:

или

,

где - расчетная поверхность нагрева газохода, м².

Расчёт производится с помощью программы для работы с электронными таблицами Microsoft Ecxel, сводится в таблицу 4.1.

Таблица 4.1. Поверочный тепловой расчёт конвективных поверхностей котла.
												1 к.п.		1 к.п.		2 к.п.		2 к.п.
Уравнение теплопередачи, полезное тепловыделение в топке								кВт		QT= kFΔtср		9884,17		4821,08		258,23		79,42
	Расчётная поверхность нагрева газохода							м2		F		79,75		79,75		79,75		79,75
		Средняя температура газов						⁰С		θср = (θθ		925,00		725,00		234,50		209,50
			Температура газов на выходе					⁰С		θ		800,00		400,00		200,00		150,00
			Температура газов на входе					⁰С		θ		1050,00		1050,00		269,00		269,00
		Объёмная доля r(H20) для данного газохода						-		rH20		0,20		0,20		0,20		0,20
		Средняя скорость газов в газоходе						м/с		Wср=Bp*Vг(273+θср)/273Fж		13,83		11,52		9,84		9,35
			Расчётный расход топлива					м3/с		Bp		0,209		0,209		0,209		0,209
			Объём дымовых газов					м3/м3		Vг		10,86		10,86		10,89		10,89
			Живое сечение газохода					м2		Fж		0,72		0,72		0,43		0,43
		Эффективная толцина излучающего слоя						м		S=(S1+S2)/d		3,92		3,92		3,92		3,92
			Диаметр труб					м		d		0,051		0,051		0,051		0,051
			Шаг труб конвектичного пучка, прод.					м		S1		0,09		0,09		0,09		0,09
			Шаг труб конвектичного пучка, попер.					м		S2		0,11		0,11		0,11		0,11
		Коэффициент теплопередачи от газов нагреваемой среде						Вт/(м2⁰С)		k=ψα1		170,34		114,58		87,28		82,31
			Коэффициент теплопередачи от газов стенке					Вт/(м2⁰С)		α1=ξ(αк+αл)		200,40		134,80		102,68		96,83
					Коэффициент использования			-		ξ		1		1		1		1
					Конв. коэффициент теплоотдачи от газов к стенке			Вт/(м2⁰С)		αк=αнсsсzсф		86,40		79,80		70,68		67,83
								Вт/(м2⁰С)		αн		80,00		70,00		62,00		60,00
									-		σ1=S1/d		1,76		1,76		1,76		1,76
									-		σ2=S2/d		2,16		2,16		2,16		2,16
								-		cs		1,00		1,00		1,00		1,00
								-		cz		1,00		1,00		0,95		0,95
								-		cф		1,08		1,14		1,20		1,19
					Луч. коэффициент теплоотдачи от газов к стенке			Вт/(м2⁰С)		αл=αнaсг		70,14		33,15		18,08		16,39
								Вт/(м2⁰С)		αн		114,00		55,00		32,00		29,00
						Степень черноты потока		-		a		0,6278		0,6278		0,6278		0,6278
								-		сг		0,98		0,96		0,90		0,90
Продолжение таблицы 4.1.
							Температура загрязнённой стенки		⁰С		tз=tн+Δt		222,40		222,40		222,40		222,40
							Температура охлаждающей среды		⁰С		tн		197,40		197,40		197,40		197,40
									⁰С		Δt [1, с.53]		25,00		25,00		25,00		25,00
			Коэффициент тепловой эффективности					-		ψ [1, табл. 4.2]		0,85		0,85		0,85		0,85
	Температурный напор							⁰С		Δtср=θср-tн		727,60		527,60		37,10		12,10
Уравнение теплового баланса								кВт		Qб= Bφ(H-H+ΔαH⁰хв)		1095,63		2625,63		386,79		48,84
	Расход топлива							м3/с		B		0,209		0,209		0,209		0,209
	Коэффициент сохранения тепла							-		φ		0,98		0,98		0,98		0,98
	Энтальпия газов на выходе							кДж/м3		H		14570,00		7100,00		3150,00		4800,00
	Энтальпия газов на входе							кДж/м3		H		19900,00		19900,00		5000,00		5000,00
	Величина присоса холодного воздуха в газоход							-		Δα [1, табл.1.4]		0,05		0,05		0,10		0,10
	Энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха							кДж/м3		H⁰хв		384,54		384,54		384,54		384,54

Схема 4.2. Коэффициент теплоотдачи излучением.

Схема 4.1. Коэффициент теплоотдачи концекцией при поперечном омывании корилорных гладкотрубных пучков.

Для быстрейшей стабилизации равенств, для первого конвективного пучка задаёмся двумя произвольными значения температур газов на выходе из него. Это 800^оС и 400^оС. Для второго аналогично 200 ^оС и 150 ^оС. Из таблицы 4.1. видно, что равенство ни при одной из них не стабилизировалось, посему определяем температуру на выходе графоаналитически с помощью чертежа 4.1.