 |
Розрахунок теплообміну в топці
|
|
|
|
У топках котельного агрегату відбувається складний процес теплообміну, який обумовлений згорянням палива з виділенням теплоти та передачею цієї теплоти радіаційним (променистим) поверхням 
, утвореним екранними трубами, розташованими на стінках топкової камери. Передача теплоти від газів до поверхні екранних труб здійснюється в основному випромінюванням. Частка конвекційного теплообміну відносно мала і нею при розрахунках топки можна нехтувати. Розрахунок топки може бути конструктивний і перевірочний. Метою конструктивного розрахунку є визначення площі радіаційної поверхні , перевірочного – температури газів при виході з топки 
. При розрахунку використовують два основних рівняння теплового балансу і теплопередачі. Обидва рівняння визначають теплоту, яка передається при згорянні 1кг (1м3) палива. Рівняння теплового балансу має вигляд
(5.1)
де 
- теплота, віддана газами в топці при згорянні 1кг (1м3) палива;
- коефіцієнт збереження теплоти, враховує втрати теплоти через обмурівку топки до навколишнього середовища;
корисне тепловиділення в топці;
ентальпія димових газів при виході з топки.
Через поверхню екранних труб відбувається теплопередача від газів до пароводяної суміші, яка знаходиться в середині труб. При визначенні коефіцієнта теплопередачі можна нехтувати термічним опором теплопровідності труб і термічним опором тепловіддачі від внутрішньої поверхні екранних труб до пароводяної суміші, враховується лише термічний опір теплопровідності забруднення на поверхні екранних труб (сажа) і термічний опір радіаційної тепловіддачі від газів до поверхні труб. Рівняння теплопередачі для 1 кг(м3) має вигляд
|
|
|
(5.2)
де 
коефіцієнт забруднення, який дорівнює відношенню теплосприй-няття забруднених труб до чистих (
) 
;
ступінь чорноти топки;
коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла;
площа радіаційної поверхні топки, яка утворена поверхнею екранних труб;
середня температура факела;
середня температура поверхні екранних труб;
Взагалі, склад топкового середовища, його температура та випромінювальна здатність залежать від виду палива, способу його згоряння і змінюються по довжині факела. Все це ускладнює створення аналітичного методу розрахунку теплообміну у топці. Відомі методи розрахунку теплообміну у топці засновані на сумісному використанні результатів аналітичного та емпіричного дослідження на основі теорії подібності. Оскільки
визначити температури 
і 
неможливо, для визначення невідомих температури і поверхні застосовують напівемпіричні формули
(5.3)
і 
(5.4)
де М – параметр, який залежить від відносного положення максимальної температури полум’я по висоті топки;
- абсолютна теоретична температура горіння, яка мала б місце в адіабатній топці і відповідає энтальпії, чисельно рівній корисному тепловиділенню в топці Qm;
- абсолютна температура газів при виході з топки.
Чим більші поверхня 
, коефіцієнт забруднення 
, ступінь чорноти топки 
, тим менша температура газів при вході із топки . Температура газів при виході із топки 
становить наближено 900оС і залежить від виду палива. При спалюванні твердого палива температура газів при виході із топки не повинна перевищувати температуру плавлення золи, щоб не було ошлакування наступних по ходу газів поверхонь нагріву. Якщо температура газів набагато менше за 900оС буде неповне згоряння палива внаслідок низької температури в топці.
Приклад 6. Визначити температуру газів при виході з камери догоряння котла ДКВр 2,5-13 при наступних вихідних даних і результатах, одержаних у попередніх прикладах:
|
|
|
Промениста поверхня топки і камери догоряння становить Нпр =17,7м2.
Площа стін топки і камери догорання. Fcm = 36,4 м2
Об'єм топки і камери догорання VT = 10,4 м3
Площа дзеркала горіння R=3,67м2
Параметр М=0,52
Коефіцієнт забруднення променистої поверхні ξ =0,6.
Коефіцієнт світляності полум'я для твердого палива шаровій топці m=0
Паливо – вугілля донецьке з теплотою згоряння 
кДж/кг.
Розв'язок
Розрахунок температури на виході з топки виконується методом послідовних наближень, тому що для визначення теплоємності 
і ступеня чорноти топки 
необхідно попередньо прийняти її значення 
. Розбіжність між прийнятим і розрахунковим значеннями допускається в межах 
У противному випадку розрахунок повторюють, з новим значенням , рівним розрахунковому.
1. Корисне тепловиділення в топці
2. Теоретична температура горіння
3. Приймемо температура газів на виході з топки 
4. Ентальпія газів на виході з топки
4. Середня сумарна теплоємність продуктів згоряння
5. Товщина шару випромінювання 
6. Ступінь екранування топки 
7. Дійсний об’єм димових газів при спаленні 1 кг вугілля
кг/м3.
8. Дійсний об’єм водяної пари у складі димових газів при спаленні 1 кг
вугілля
9. Об’ємний склад димових газів:
; 
;
.
10. Коефіцієнт ослаблення променів трьохатомними газами
1/(м·мПа).
11. Ступінь чорноти несвітляної частини полум'я
.
12. Ступінь чорноти факела aф = maсв + (1 - m)·aнс=aнс=0,217
13. Відношення 
.
14. Ступінь чорноти топки
15. Температура димових газів на виході з топки
Різниця між прийнятою 780о С і розрахунковою температурою 796о С не перевищує припустимого значення
16. Энтальпия газів на виході з топки
17. Тепло передане в топці випромінюванням
.
Питання для самоперевірки
1. Призначення топки.
2. Способи спалення палива.
3. Типи шарових топок.
4. Яким способом в основному передається теплота від газів до
поверхні екранних труб?
5. Як впливає площа променистої поверхні котла на температуру газів
при виході з топки?
6. Запишіть рівняння теплового балансу топки.
7. Запишіть рівняння теплопередачі топки.
8. Від яких факторів залежить температура газів при виході з топки?
9. Що показує коефіцієнт забруднення променистої поверхні топки?
|
|
|
10. Чому розрахунок теплообміну в топці виконують за емпіричним
рівнянням?
11. Види розрахунків теплообміну в топці.
12. Мета розрахунку теплообміну в топці.
Література: [1], с. 202 – 208; [5], с. 53 – 129.
|
|
|
IV. Розрахунок евакуації людей з приміщень на випадок пожежі
Вибір електродвигуна і кінематичний розрахунок
Встановлення розрахункового підвищення рейок зовнішньої нитки в кривій. Розрахунок довжини перехідної кривої.
ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ПРИВОДА
Гідравлічний розрахунок трубопроводів
Загальний розрахунок годин лекцій,
Загальний розрахунок годин лекцій,
ЗАГАЛЬНИЙ РОЗРАХУНОК ГОДИН ЛЕКЦІЙ, ПРАКТИЧНИХ (СЕМІНАРСЬКИХ) ЗАНЯТЬ ТА САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ
ЗАГАЛЬНИЙ РОЗРАХУНОК ГОДИН ЛЕКЦІЙ, ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ, САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ
ЗАГАЛЬНИЙ РОЗРАХУНОК ГОДИН ЛЕКЦІЙ, СЕМІНАРСЬКИХ ЗАНЯТЬ, САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ
