5. Поверочный расчет топки.

Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов на выходе из топки _т^’’ при заданных конструктивных размерах топки, которые определяют по чертежам и эскизу топочной камеры (рис.6) парового котла.

1) Определение конструктивных размеров и характеристик топки.

Примечания к таблице 5.1:

1. _ок принимают по таблице 2.1.[2]: для открытых гладкотрубных экранов, для газового топлива _ок=0,65

2. Площадь стены топки:

F_ст^т= F_ст^ф + 2F_ст^б + F_ст^з + F_ок = 50,93+234,52+25,63+12,5=158,1 (м²)

3. Угловой коэффициент экрана x определяем по номограмме 1а [13] в зависимости от S/d и l/d для этого экрана.

x^ф=0,965; x^з=0,965; x^бок=0,88; x^ок=1

Реальные условия работы экранов с учетом загрязнения их отложениями шлака и золы оценивают коэффициентом тепловой эффективности экранов:  x,

где  - коэффициент загрязнения экранных труб или нанесения на них слоя огнеупорного материала, для неэкранированных стен топки принимают =0

^ф=0,650,965=0,627; ^з=0,650,965=0,627; ^бок=0,650,88=0,572; ^ок=0,651=0,65

Среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки в целом определяют по формуле:

5.1.1) Активный объём топочной камеры определяют по формуле:

м³,

где b_т =b_т^ф.

Эффективная толщина излучающего слоя:м

Конструктивные размеры и характеристики топочной камеры.

Таблица 5.1.

№ п/п	Наименование Величины	Обозначение	Единица	Источник Или Формула	Топочные экраны						Выходное окно
					Фронтовой		Боковой	Задний
					Основная часть	Под или хол. вор.		Основная часть		Под или хол. вор.
1	Расчетная ширина экранированной стены	bст	м	Чертеж и эскиз	4,4	4,4	3,92	4,4		4,4	4,4
2	Освещенная длина стены	lст	м	Чертеж и эскиз	11,575	2,575	-	5,825		3,175	3,125
3	Площадь стены	Fст	м2	bст lст	50,93	11,33	34,52	25,63		13,97	12,5
4	Площадь участка не закрытого экранами	Fстi	м2	Чертеж и эскиз	7,093	11,33	2,548		3,029	13,97	-
5	Наружный диаметр труб	D	м	Чертеж и эскиз	0,06						-
6	Число труб в экране	Z	шт.	Чертеж и эскиз	48	0	34	48		0	-
7	Шаг экранных труб	S	м	Чертеж и эскиз	0,08	-	0,11	0,08		-	-
8	Отн-ый диаметр труб	S/d	—	—	1,333	-	1,8333		1,333	-	-
9	Расстояние от оси трубы до обмуровки	E	м	Чертеж и эскиз	0,06	-	0,06	0,06		-	-
10	Отн-ое расстояние до обмуровки	e/d	—	—	1	-	1		1	-	-
11	Угловой коэф. экрана	X	—	Номограмма 1а	0,965	-	0,88	0,965		-	1
12	Коэф., учитывающий загрязнения		—	Таблица 2.2.[2]	0,65	-	0,65	0,65		-	0,65
13	Коэф. Тепловой эффективности экрана		—	x	0,627	-	0,572		0,627	-	0,65

2) Расчёт теплообмена в топке.

5.2.1)Расчёт основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчётная формула связывает температуру газов на выходе из топки _т^’’с критерием Больцмана B_o, степенью черноты топки а_ти параметром М, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок.

При расчёте теплообмена используют в качестве исходной формулу:

где T_m^’’=_m^’’+273 — абсолютная температура газов на выходе из топки, [K];

T_a=_a+273 — температура газов, которая была бы при адиабатическом

сгорании топлива, [K];

B_о— критерий Больцмана, определяемый по формуле:

Из этих формул выводятся расчётные.

5.2.2) Определяем полезное тепловыделение в топке Q_ти соответствующую ей адиабатическую температуру горения Т_а:

Где количество тепла, вносимое в топку с воздухом Q_в, определяют по формуле:

Энтальпия теоретического объема горячего воздуха, поступающего в топку, определяется по таблице 2.2. по заданной t_ГВ=190˚С

I_ГВ⁰=582,2 ккал/ м³; J_ХВ⁰=91,58 ккал/м³.

Q_в=(1,1-0,05-0)·582,2+(0,05+0)·91,58=615,889 ккал/ м³

ккал/ м³

Полезное тепловыделение в топке Q_тсоответствует энтальпии газовJ_а, которой располагали бы при адиабатическом сгорании топлива,

т.е Q_т= J_а=9232,589 ккал/ м³;_а=1982^оС

5.2.3)_Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяют по формуле:

М=А-BХ_т

где А и В опытные коэффициенты, значения которых принимают:

А=0,54; В=0,2; (при сжигании природного газа).

Относительное положение максимума температур факела в топке определяют по формуле:

Х_т= Х_г+Х

где Х_г– относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения осей горелок h_г=(12,575+21,5)/3=1,858 (от пода топки или середины холодной воронки) к общей высоте топки Н_т (от пода топки или середины холодной воронки до середины выходного окна из топки, т.е. Х_г = h_г/ Н_т);Х – поправка на отклонение максимума температур от уровня горелок, принимаемая по таблице 2.4.[2]: для газомазутных топок производительностью≤35 т/ч принимаютХ=0,15.

х_т=х_г+х=0,323313+0,15=0,473

М=А-В·х_т=0,54-0,2·0,473=0,4454

5.2.4) Степень черноты топки а_ти критерий Больцмана В₀зависят от искомой температуры газов на выходе_т^’’.

По таблице 2.5.[2]: в камерных топках для сжигания природного газа принимаем ориентировочное значение температуры газов на выходе из топки

_т^’’=1100⁰С, этой температуре соответствует энтальпия J_т^’’=4781,3 ккал/ м³

Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания определяют по формуле:

5.2.5) Степень черноты топки определяют по формуле:

Где а_ф– эффективная степень черноты факела.

При сжигании жидкого и газового топлива основными излучающими компонентами пламени являются трехатомные газы (СО₂и Н₂О) и взвешенные в них частицы сажи. В этом случае степень черноты факела определяется по формуле:

Где a_свиa_г– степень черноты, которой обладал бы факел при заполнении всей топки только светящимся пламенем или только несветящимися трёхатомными газами;m– коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного объёма. Для газового топлива принимаемm=0,1.

Величины a_свиa_г определяют по следующим формулам:

где е – основание натуральных логарифмов; S_т– эффективная толщина излучающего слоя в топке;P– давлении в топке; для паровых котлов, работающих без наддува Р= 1 кгс/см².

Коэффициент ослабления лучей k_г=0,5 топочной средой определяют по номограмме 3 (рис 2.5) [5] с использованием величин: температуры топочных газов на выходе из топки ν_т’’; суммарного парциального давления трёхатомных газов P_п=Р∙r_п=1∙ r_п= r_п=0,2714288; объёмной доли водяных паров r_H2O (r_п и r_H2O по [3, табл. 2.1]) и произведения P_п∙S_т =0,2714288∙3,458=0,9386. Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами определяется по формуле

где Т_Т’’ – температура газов на выходе из топки, К; - соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива; для газового топлива.

Температура газов на выходе из топки:

при _т^’’=1091,404С тогда, J_т^’’=4740,25 ккал/ м³

При этом выполняется условие _т^’’=1091,404 – расчетная отличается от принятой_т^’’=1100 – принятой менее, чем на 100С

5.2.6)Определяем количество тепла, переданное излучением в топке:

ккал/ м³

5.2.7)Определим тепловые нагрузки топочной камеры:

Удельное тепловое напряжение объёма топки:

Допуск 600 Мкал/м³ч;

Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок: