Поверочный и тепловой расчет топочной камеры

Задачей теплового расчёта является определение температуры газов на выходе из топки _т'' при заданных конструктивных размерах топки, которые определяют по чертежам парового котла.

Определение конструктивных размеров и характеристик топки.

_ок принимают по таблице 2.1. [2]: для открытых гладкотрубных экранов, для бурых и каменных углей _ок=0,45.

Площадь стены топки F_ст^т=F_ст^ф'+ F_ст^ф+2 F_ст^б+ F_ст^з+ F_ст^з'+ F_ок=53,14+16,352+.

+249,72+40,88+14,31+12,673=236,795 м².

Угловой коэффициент экрана x определяем по номограмме 1а в зависимости от S/d и e/d для этого экрана.

Угловой коэффициент экрана, закрытого огнеупорной массой, равен единице. Реальные условия работы экранов с учетом загрязнения их отложениями шлака и золы оценивают коэффициентом тепловой эффективности экранов: х, где — коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения экранных труб или нанесения на них слоя огнеупорного материала, для неэкранированных стен топки принимают =0.

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

Активный объём топочной камеры определяют по формуле:

м³

Эффективная толщина излучающего слоя:

Конструктивные размеры и характеристики топочной камеры.

№. 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
	Расчетная ширина экранированной стены.	bст	м.	Чертеж и эскиз.	5,11.	5,11.	4,69.	5,11.	5,11.	5,11.
	Освещенная длина стены.	lст	м.	Чертеж и эскиз.	10,4.	3,2.	;		2,8.	2,48.
	Площадь стены.	Fст	м2	bст lст	53,14.	16,352.	49,72.	40,88.	14,31.	12,673.
	Площадь учаска не закрытого экранами.	Fстi	м2	Чертеж и эскиз.		;	0,5.	;	;	;
	Наружный диаметр труб.	d.	м.	Чертеж и эскиз.	0,06.	;
	Число труб в экране.	Z.	шт.	Чертеж и эскиз.						;
	Шаг экранных труб.	S.	м.	Чертеж и эскиз.	0,07.	0,07.	0,07.	0,07.	0,07.	;
	Отн-ый диаметр труб.	S/d.	;	;	1,167.	;
	Растояние от оси трубы до обмуровки.	e.	м.	Чертеж и эскиз.	0,1.	0,1.	0,1.	0,1.	0,1.	;
	Отн-ое растояние до обмуровки.	e/d.	;	;	1,67.	1,67.	1,67.	1,67.	1,67.	;
	Угловой коэф. экрана.	x.	;	Номограмма 1а.	0,98.	0,98.	0,98.	0,98.	0,98.
	Коэф.учитывающий загрязнения.	;	Таблица 2.2. [2].	0,45.	0,45.	0,45.	0,45.	0,45.	0,45.
	Коэф. Тепловой эффективности экрана.	;	x.	0,44.	0,44.	0,44.	0,44.	0,44.	0,45.

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_т и 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_т''=_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.

Определяем полезное тепловыделение в топке Q_т и соответствующую ей адиабатическую температуру горения Т_а:

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

ккал/кг Полезное тепловыделение в топке Q_т соответствует энтальпии газов I_а, которой располагали бы при адиабатическом сгорании топлива, т. е. Q_т= J_{а а}=1959,74C;

Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяют по формуле:

М=А-Bx_т

где, А и В опытные коэффициенты, значения которых принимают:

А=0,59; В=0,5; (при камерном сжигании каменных углей).

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 (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]: в пылеугольных топках с вихревыми или прямоточными горелками при фронтальном или встречном их расположении Х=0,1.

Степень черноты топки а_т и критерий Больцмана В₀ зависят от искомой температуры газов на выходе _т''.

По таблице 2.5. [2]: в камерных топках для сжигания каменных углей принимаем _т''= 1100 ⁰С, этой температуре соответствует J_т''=3390,8 ккал/кг Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания определяют по формуле:

Степень черноты топки определяют по формуле:

Где а_ф — эффективная степень черноты факела.

В случае слоевого сжигания степень черноты факела определяется по формуле:

Где S_т — эффективная толщина излучаемого слоя в топке; P — давление в топке, для паровых котлов, работающих без наддува Р = 1 кгс/см^2.

Коэффициент ослабления лучей k топочной средой определяют по формуле:

Где: k_г определяем по номограмме 3 [2]: k_г=0,45.

k_зл — коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, определяем по номограмме 4 [2]: k_зл=6,8.

_зл-массовая концентрация золы в дымовых газах: _зл=0,1 089 кг/кг.

k_кокс=1 — коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами.

• 1 и ₂ — безразмерные величины, учитывающие влияние концентрации коксовых частиц в факеле, которые зависят от рода топлива (₁) и способа его сжигания (₂). Для топлив, рекомендованных для курсового проекта ₁=0,5, при камерном сжигании ₂=0,1.
• 2=0,1.

Температура газов на выходе из топки:

при _т''=1049,8С J_т''=2333,1 ккал/кг Определяем количество тепла, переданное излучением в топке:

ккал/кг Определим тепловые нагрузки топочной камеры:

Удельное тепловое напряжение объёма топки:

Допуск 250 300 Мкал/м³ч;

Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок:

При фронтальном расположении горелок максимально допустимое напряжение сечения топочной камеры по условиям шлакования экранов топки для шлакующих каменных углей: q_f=1500 Мкал/(м²ч). Полученное значение меньше допустимого.