5.2. Расчет теплообмена в топке.

Коэффициент загрязнения топочных экранов ξ составляет:

0,65 для гладкотрубных экранов при сжигании газа;

0,55 для гладкотрубных экранов при сжигании мазута;

0,35 для гладкотрубных экранов при сжигании экибазстузских углей;

0,45 для гладкотрубных экранов при сжигании остальных видов твердого топлива;

0,2 для ошипованых экарнов;

0,1 для экранов закрытых шамотным кирпичом.

Средний коэффициент тепловой эффективности для стен топки, имеющих участки с различными коэффициентами загрязнения

ψ = ∑ξ*Н_л/F.

Если коэффициент загрязнения для всех стен имеет одинаковое значение, средний коэффициент тепловой эффективности

ψ= ξ* æ

Параметр М. Учитывающий характер распределение температур по высоте топки.

при сжигании газа и мазута

М=0,54 – 0,2х_т

при камерном сжигании антрацит и тощих углей, а также экибазстузских углей

М=0,56 – 0,5х_т

при камерном сжигании остальных твердых топлив

М=0,59 – 0,5х_т

Количество теплоты, вносимой в топку воздухом

Q_в=(α_т-∆α_т-∆α_пс)Н_гв+(α_т+∆α_пс)Н_хв, кДж/кг (кДж/м³)

где Н_гв - энтальпия горячего воздуха, определяемая по І,ϑ - таблице по температуре горячего воздуха.

Полезное тепловыделение в топке

Q_т=Q_p(100-q³-q⁴-q⁶)/(100-q⁴) + Q_в-Q_в.вн , кДж/кг (кДж/м³)

Адиабатическая температура горения, ϑ_а определяется по І,ϑ -таблице по величине ϑ_а по графе, соответствующей коэффициенту избытка воздуха на выходе из топки.

Адиабатическая температура горения, измеряется в градусах Кельвина, определяется как T_a= ϑ_а+273

Температура газов на выходе из топки (ϑˊˊ_т) предварительно задается для выполнения расчета. При этом температура газов на выходе из топки перед фестоном должна составлять:

для подмосковных бурых углей -1000°С;

для остальных видов твердого топлива -1050°С;

для газов и мазута -1050-1100°С.

При задании температуры газов на выходе из топки необходимо учитывать, что данная температура не должна превышать температуру начала деформации золы данного топлива t₁. В случае, если данное условие не выполняется, температуру газов на выходе из топки необходимо принять на 20-30°С ниже, чем температура начала деформации золы.

После задания температуры газов на выходе из топки по Н,9-таблице определяется энтальпия газов на выходе из топки Нˊˊ_т (кДж/кг или кДж/м³)

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания

V_ср= ( Q_т - Hˊˊ_т) / (ϑ_а - ϑˊˊ_т)

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

k = (7,8 +1,6*r_H2O)/(3,16 sqr(r_np*S…………??????????????????

где р=0,1 МПа - атмосферное давление;

r_H2O и r_n объемные доли водяных шаров и суммарная объемная доля водных шаров и трехатомных газов, определяемая по табл.3.1 по коэффициенту избытка воздуха на выходе из топки;

S-эффективная толщина излучаемого слоя.

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами

К_зл*µ_зл= 43000* p_т* µ_зл/??????????, 1/(м*МПа)

где k_кокс=10 , коэффициент æ₁ равен 1 для углей типа А, ПА и Т и равен 0,5 для остальных видов твердого топлива коэффициент æ₂ = 0,1.

Эффективная степень черноты топочной среды (факела)

a_ф=1-e^-kpS

где е-основание натурального логарифма.

При сжигании газа и мазута коэффициент ослабления лучей топочной средой и эффективная степень черноты топочной среды определяется в такой последовательности:

1. Коэффициент ослабления лучей топочной средой

k=k_г*r_n+k_c , 1/(м*МПа)

где k_c -коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами

k_c=0,3(2-α_т)[1,6(ϑ_т+273)/1000-0,5](С^р/Н^р) , 1/(м*МПа),

где С^р/Н^р -отношение содержаний углерода и водорода в рабочей массе топлив. Для мазута определяется по элементному составу топлива, а для газа

С^р/Н^р = 0,12∑_mn(m/n)C_mH_n

Эффективная степень черноты топочной среды

a_ф=m*a_св+(1-m) a_г

где m-коэффициент, равный 0,1 для газа и 0,55 для мазута;

a_св=1- e^-kpS - эффективная степень черноты светящегося пламени;

а_г=1-е^-kг*pn*S - эффективная степень черноты несветящихся трехатомных газов.

Степень черноты топки определяется по формуле;

a_т = (а_ф)/[ а_ф+(1- а_ф)ψ_cp]

Расчетная температура газов на выходе из топки:

ϑˊˊ_т= Т_а / ( M[(5,67ψсрFст*а_тТ_а³)/(10¹¹*φ*В_р*Vc_ср)]^0,6+1 )

В случае, если расчетная температура газов на выходе из топки привышает задаваемую величину больше, чем на 50°С, или превышает температуру начала деформации золы, ее необходимо откорректировать, следующими способами:

1. Изменить высоту расположения горелок в пределах 0,5м, пересчитать параметр М и пересчитать затем температуру на выходе из топки. Перемещение

горелок ближе к нижней части топки снижает температуру на выходе из нее и наоборот.

2. Если первый способ не позволяет достичь желаемого результат, необходимо изменить ширину топки и повторить расчет в приведенной последовательности. При этом увеличение ширины топки влечет за собой снижение температуры на ее выходе и наоборот.

Если расчетная температура на выходе из топки находиться в допустимых приделах, то по ее значению по Н,ϑ - таблице определяется энтальпия газов на выходе из топки и затем рассчитывается общее лучистое тепловосприятие топки

Q_л=φ(Q_т-Н ˊˊ_г) , кДж/кг (кДж/м³)

где φ — коэффициент сохранения тепла.

Результаты расчета теплообмена в топке должны быть представлены в табличной форме.