Расчёт топки производим по формулам в соответствии с источником [2] в следующей последовательности.
Предварительно задаемся температурой продуктов сгорания на выходе из топочной камеры 10350С. Для принятой температуры определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки по таблице 2 – Энтальпии продуктов сгорания Н = ƒ (J), кДж/м3.
Подсчитываем полезное тепловыделение в топке Qт, кДж/м3
(25)
где Qв – теплота вносимая в топку с воздухом, кДж/м3
Qт =38380 (100-0,5)/100+419,6=38607,6
Для паровых котлов, не имеющих воздухоподогревателя, теплоту Qв, кДж/м3, определяем
Qв =α˝т * H0х.в. (26)
Qв =1,05*399,2=419,16
Определяю коэффициент ψ тепловой эффективности экранов
ψ = χ * ξ, (27)
где χ – угловой коэффициент, т.е. отношение количества энергии, посылаемой на облучаемую поверхность, к энергии излучения всей полусферической излучающей поверхности. Угловой коэффициент показывает, какая часть полусферического лучистого потока, испускаемого одной поверхностью, падает на другую поверхность и зависит от формы и взаимного расположения тел, находящихся в лучистом теплообмене. Значение χ определяется из рисунка 5.3 [2]; χ=0,97;
|
|
ξ – коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия экранных поверхностей нагрева вследствие их загрязнения наружными отложениями или закрытия огнеупорной массой. Коэффициент загрязнения принимается по таблице 5.1 [2]: ξ=0,67.
ψ = 0, 97*0, 67=0, 65
Определяем эффективную толщину S, м, излучающего слоя
S=3,6Vт/Fст (28)
где Vт – объем топочной камеры, м3;
Fст – поверхность стен топочной камеры, м2.
S=3, 6*11, 2/29, 97=1, 35
Определяем коэффициент k, (м·МПа)–1 , ослабления лучей. При сжигании газообразного топлива коэффициент ослабления лучей зависит от коэффициентов ослабления лучей трехатомными газами kг и сажистыми частицами kс
k = kг rп + kс (29)
где kг – коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, (м·МПа)–1;
rп – суммарная объёмная доля трёхатомных газов; принимаю по таблице 1;
kс –коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, (м·МПа)–1.
Коэффициент kг, (м·МПа)–1 , ослабления лучей трехатомными газами определяю по формуле
(30)
где рп = rп р – парциальное давление трёхатомных газов, МПа;
р – давление в топочной камере котлоагрегата, для агрегатов, работающих без наддува принимаю р = 0,1 МПа;
T˝т – абсолютная температура на выходе из топочной камеры, К (равна принятой по предварительной оценке).
Коэффициент kс , (м·МПа)–1, ослабления лучей сажистыми частицами
|
|
kс (31)
где Ср, Нр–содержание углерода и водорода в рабочей массе жидкого топлива, %.
При сжигании природного газа
(32)
где СmНn – процентное содержание входящих в состав природного газа углеводородных соединений, %
k=8,75*0,257+1,147=3,43
Определяем степень черноты факела аф.
Для газообразного топлива степень черноты аф факела
аф =mасв +(1– m) аг (33)
где m –коэффициент, характеризующий долю топочного объема, заполненного светящейся частью факела; принимаю по таблице 5.2 [2] m=0,12 при qV=421 кВт/м3;
асв – степень черноты светящейся части факела;
аг – степень черноты несветящихся трёхатомных газов.
Значения асв и аг определяю по формулам
асв=1 – е-( kг rп + kс) р s (34)
аг=1 – е –kг rп р s (35)
асв=1 – е-(3,43*0,1*1,35)=0,37
аг=1 – е –8,75*0,257*0,1*1,35=0,259
аф =0,12*0,37+(1-0,12)*0,257=0,274.
Определяем степень черноты топки ат для камерной топки при сжигании газа
(36)
ат=0,274/(0,274+(1-0,274)*0,65)=0,36
Параметр М зависит от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки. Для полуоткрытых топок при сжигании газа М=0,48 [источник 2, стр. 67].
Определяем среднюю суммарную теплоёмкость Vс.ср, кДж/м3·К, продуктов сгорания на 1 м3 газа при нормальных условиях
Vс.ср=(Qт – H″т) / (Та –Т″т) (37)
где Та – теоретическая (адиабатная) температура горения, К; определяем по таблице 4 по значению Qт, равному энтальпии продуктов сгорания На; Та=2254, К.
Т″т –температура (абсолютная) на выходе из топки, К;
H″т – энтальпия продуктов сгорания, кДж/м3; определяем по таблице 4 при принятой на выходе из топки температуре;
Qт – полезное тепловыделение в топке, кДж/м3.
Vср
Определяю действительную температуру υ″т, 0С, на выходе из топки
υ″т = (38)
Полученная температура на выходе из топки υ″т = 10330С сравнивается с температурой, принятой ранее, 10350С. Расхождение между полученной температурой υ″т, 0С, и ранее принятой на выходе из топки не превышает ±1000С, расчет считается оконченным.
Определяем удельную нагрузку топочного объема qV, кВт/м3
qV= ВрQрн/Vт. (39)
qV=0,123*38380/11,2=421