3.4 Визначення ентальпії продуктів згорання

Ентальпію продуктів згорання визначають як суму ентальпій I газів, що входять до складу продуктів згорання. Ентальпія будь-якого газу чисельно дорівнює добутку температури t на його об'єм V і теплоємність с при цій температурі. Об'єм газів визначають по формулах, приведених в таблиці 2 [2]. Теплоємності газів знаходять по таблицях довідників фізичних постійних, що містять необхідні відомості, або по дод. 2 [2].

Для спрощення практичних розрахунків теплоємність сірчистого газу прирівнюють до теплоємності вуглекислого газу і позначають . Таке спрощення можливо зважаючи на малу відмінність від , а також малого вмісту в продуктах згорання сірчистого газу SO₂ в порівнянні з вуглекислим газом СО₂. Об'єми сірчистого газу SO₂ і вуглекислого газу СО₂ сумують і позначають .

За результатами розрахунків ентальпій газів будують діаграму I – t ― залежність ентальпії продуктів згорання I_Г від температури t_Г. Діаграму I – t використовують в розрахунках парового котла для визначення I_Г і t_Г.

3.5 Розрахунок теплообміну в однокамерній топці котла, що працює на рідкому паливі

Розрахункова формула зв'язує абсолютну температуру газів на виході з топки Т_ЗТ з критерієм Больцмана (Во), мірою чорноти топки а_Т, абсолютною температурою газів Т_a при адіабатному горінні і з параметром, що враховує характер розподілу максимуму температури по висоті топки і залежним від відносного розташування форсунок. Початковою для розрахунку променистого теплообміну в топці являється формула, дійсна для значень Т_ЗТ / Т_а ≤ 0.9

(7)

Адіабатна температура t_a визначається з діаграми I – t по корисному тепловиділенню в топці Q_вт ― ентальпії продуктів згорання (I_а) при надлишку повітря, рівному α. Абсолютна адіабатна температура в топці рівна t_a + 273.

Параметр М для однокамерних топок з мазутним опалюванням визначається залежно від відносного положення максимуму температури полум'я по висоті топки по формулі

М = 0.54 – 0.2 х_Т* (8)

Для однокамерних топок при горизонтальному розташуванні осей форсунок і верхньому (бічному) відведенні газів з топки величину х_Т приймають рівною відносному розташуванню форсунок х_ф:

х_т = х_ф = (9)

де h_ф – висота розташування осей форсунок від поду топки,**

Н_Т – відстань від поду топки до середини вікна виходу газів з топки.

Критерій Больцмана (Во) розраховується по формулі

(10)

де В_р ― розрахункова витрата палива, кг/с;

Н_л – освітлена випромінюванням поверхня екранів, м;

ζ – коефіцієнт, що враховує зниження теплосприйняття внаслідок забруднення або закриття ізоляцією поверхонь екранів. Для гладкотрубних екранів при мазутному опалюванні ζ = 0,5 – 0,55, для ошипованих і покритих обмазкою = 0.2;

5,67·10^-11 – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла,

φ – коефіцієнт збереження тепла

φ = 1 – 0.01q₅; (11)

V_Г ·С_ср – середня сумарна теплоємність продуктів згорання 1 кг палива в інтервалі температур від t_а до t¹_ЗТ, кДж/кг·К

V_Г ·С_ср= , (12)

де t¹_ЗТ та I¹_ЗТ – температура, що заздалегідь приймається, і ентальпія газів на виході з топки.

Отримана в результаті розрахунку температура газів за топкою порівнюється із заздалегідь прийнятою t¹_ЗТ, і якщо розбіжність більша за допустиму (більше 100 град), то розрахунок повторюють, задавшись новим значенням t¹_ЗТ, ближчим за значенням до отриманої в розрахунку температури газів на виході з топки t_ЗТ.

Після уточнення температури газів на виході з топки визначають по діаграмі I – t (по t_ЗТ) ентальпію газів на виході з топки і по формулі Q_л = φB_р(Q_вт - I_зт) кількість тепла, відданого газами, а також по формулі q_э = Q_л / Н_л питоме теплове навантаження екранних поверхонь, кВт/м²

де В₁, В₂…В_n – витрата палива через усі форсунки відповідно першого, другого і т. д. рядів форсунок;

h_ф^', h_ф^н…h_фⁿ – висота розташування осей форсунок кожного ряду;

n_ф1, n_ф2…n_фn – кількість форсунок в першому, другому і т. д. ряду.

Міра чорноти екранованих камерних топок визначається по формулі:

, (13)

де ψ – міра екранування топки;

а_ф – міра чорноти факела, визначається по формулі:

а_ф = mа_св + (1 – m)а_г, (14)

де а_св та а_г – міра чорноти, яку мав би факел при заповненні усієї топки, полум'ям, що світиться або трьохатомними газами, що не світяться, відповідно, а_св та а_г залежать від температури газів, їх елементарного складу і тиску. Порядок їх визначення даний в табл.5 [2].

m – коефіцієнт усереднювання, залежний від теплової напруги паливного об'єму q_v; для відкритих і напіввідкритих камерних топок з мазутним опалюванням при q_v = 400 кВт/м³ незалежно від навантаження парового котла m = 0,55, при q_v ≈ 103 кВт/м³ m ≈ 1, проміжні значення визначаються лінійною інтерполяцією або по формулі

m = 0,308 + 0,595q_v·10^-3 (15)