Тепловой расчет топочной камеры

 

Поверочный расчет топочной камеры заключается в определении действительной температуры дымовых газов на выходе из топочной камеры котлоагрегата по формуле[1]:

(2.23)

где Т_а – абсолютная теоретическая температура продуктов сгорания, К;

М – параметр, учитывающий распределения температур по высоте топки;

- коэффициент сохранения теплоты;

В_р – расчетный расход топлива, ;

F_ст – площадь поверхности стен топки, м²;

- среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов;

- степень черноты топки;

Vc_ср – средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 м³ топлива в интервале температур , ;

5,67 10^-8 – коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²К⁴).

Для определения действительной температуры предварительно задаемся ее значением в соответствии с рекомендациями [1] . По принятой температуре газов на выходе из топки и адиабатической температуре сгорания топлива Θ_а определяем тепловые потери, а по принятой - излучательные характеристики газов. Затем по известным геометрическим характеристикам топочной камеры получаем расчетным путем действительную температуру на выходе из топки.

Для принятой предварительно температуры определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки по таблице 2.3

Полезное тепловыделение в топке вычисляем по формуле, :

где Q_в. – теплота, вносимая в топку воздухом, ; для котлов не имеющих воздухоподогревателя определяется по формуле[1]:

(2.24) Q_в.вн. – теплота, внесенная в котлоагрегат с поступающим в него воздухом, подогретым вне агрегата; принимаем Q_в.вн = 0, так как воздух перед котлом ДЕ-25-14 ГМ в рассматриваемом проекте не подогревается;

rH_г.отб. – теплота рециркулирующих продуктов сгорания; принимаем rH_г.отб. = 0, так как конструкцией котла ДЕ 25-14ГМ рециркуляция дымовых газов не предусматривается;

Теоретическую (адиабатную) Θ_а температуру горения определяем по величине полезного тепловыделения в топке Q_т = Н_а.

, определяем по

Определяем параметр М в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки. При сжигании газа:

(2.25)

Коэффициент тепловой эффективности экранов определяем по формуле:

(2.26)

где - коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия экранов вследствии загрязненности[1], ;

х – условный коэффициент экранирования[1], х = 0,965;

Определяем эффективную толщину излучающего слоя в топке, м:

(2.27)

где V_т, F_ст – объем и площадь поверхности стен топочной камеры, м³ и м², определяем по конструкторской документации на котел ДЕ-25-14ГМ.

V_т = 29 м³

F_ст = 64,22 м²

Коэффициент ослабления лучей для светящегося пламени складывается из коэффициентов ослабления лучей трехатомными газами (к_r) и сажистыми частицами (к_с) и определяется по формуле, (м∙Мпа)^-1[1]:

, (2.28)

где r_п – суммарная объемная доля трехатомных газов, берем из таблицы 2.2.

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами k_г определяем по формуле, (м МПа)^-1[1]:

(2.29)

где - парциальное давление трехатомных газов, МПа;

МПа;

= 0,1 МПа – давление в топочной камере котлоагрегата, работающего без продувки[1];

- абсолютная температура газов на выходе из топочной камеры, К (равна принятой по предварительной оценке):

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами определяем по формуле, (м МПа)^-1:

(2.30)

где – соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива, для газового топлива принимается:

,

Степень черноты факела (а_ф) для газообразного топлива определяется по формуле[1]:

(2.31)

где – степень черноты светящейся части факела, определяем по формуле:

(2.32)

– степень черноты несветящихся трехатомных газов, определяется по формуле[1]:

(2.33)

– коэффициент, характеризующий долю топочного объема заполненного светящейся частью факела, = 0,1 [1].

Степень черноты топки при сжигании газа определяется по формуле[1]:

(2.34)

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания на 1м³

газообразного топлива[1]:

(2.35)

 

Определяем действительную температуру на выходе из топки[1]:

Так как расчетная температура на выходе из топочной камеры отличается от ранее принятой не более чем на 100 ^оС, то расчет считаем оконченным.

Тепло полезно переданное излучением в топке: