Тепловой расчет топочной камеры

Поверочный расчет топочной камеры котлоагрегата производится по средствам определения значения действительной температуры дымовых газов на выходе топочной камеры котельного агрегата с помощью выражения(24)[1]:

, ^оС (24)

гдеТ_a – значение абсолютной температуры продуктов сгорания, К;

М – параметр, который учитывает распределение температуры по высоте топки;

– коэффициент сохранности теплоты;

В_р – величина расчетного расхода топлива, м³/с;

F_ст – площадь стен топки, м²;

– коэффициент тепловой эффективности экрана;

– величина черноты топки;

Vc_ср –суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 м³ топлива в интервале температур , кДж/(кг·К);

– коэффициент излучения для абсолютно черного тела, Вт/(м²К⁴).

С целью определения значений действительной температуры , задаемся ее величиной .

Исходя из принятой температуры газов на выходе топки и адиабатической температуре сгорания топливной массы Т_а определяются тепловые потери.

После этого с помощью известных геометрических характеристик топочной камеры, рассчитывается действительная температура на выходе топки.

Поверочный расчет топки проводится в следующем порядке.

Для предварительно принятой температуры определяется энтальпия продуктов сгорания на выходе топки по таблице 3.

Полезное тепловыделение топки рассчитывается с помощью выражения(25):

, кДж/м³,(25)

где Q_в– теплота, которая вносится в топку воздухом - для котлов, не имеющих

воздухоподогревателей, определяется по выражению(26):

, кДж/м³, (26)

кДж/м³.

где Q_в.вн. – теплота, которая внесена в котлоагрегат с поступающим воздухом, разогретым вне агрегата – принимается Q_в.вн = 0, потому что воздух перед котлом не подогревается;

rH_г.отб.– теплота рециркулирующего продукта сгорания – принимается rH_г.отб.= 0, потому что конструкция котла не предусматривает рециркуляции дымовых газов.

Адиабатная (теоретическая) температура горения Т_аопределяется исходя из величины полезного тепловыделения в топке: Н_а =Q_т = 33839,94 кДж/м³

Исходя из таблицы 3, при Н_а = 33839,94 кДж/м³ Ɵ _а = 1819,68^оС.

. (27)

Определим параметр М, в зависимости от положения максимальной температуры пламени по высоте топки (х_т) при сжигании газов по формуле(28):

, (28)

где ,

Н_г – расстояние от пода топочной камеры до оси горелки, м;

Н_т – расстояние от пода топки до середины выходного окна топки, м;

Для применяемого котлоагрегата КВГМ-23,26, расстояние Н_г = Н_т, поэтому х_т = 0,53

Значение коэффициента тепловой эффективности экрана определяется по выражению(29):

, (29)

где – коэффициент, который учитывает снижение тепловосприятия экрана из-за

загрязненности либо закрытия изоляцией поверхности; принимается ;

х –коэффициент экранирования; определяется по номограмме, приS = 64мм,

d = 60мм, S/d = 64/60 =1,07, тогда х = 0,98. Получим:

Определим эффективную толщину излучающего слоя топки(30):

, м (30)

где V_т, F_ст – соответственно, объем и поверхность стен топочной камеры, м³ и м²

V_т = 61,4 м³, F_ст = 106,5 м²;

Величина коэффициента ослабления лучей для пламени формируется из коэффициента ослабления трехатомными газами (k_г) и сажистыми частицами (k_с). При сжигании газа данный коэффициент определяется по выражению(31):

, (31)

где r_п –объемная доля трехатомных газов - определяется из таблицы 2,r_п = 0,279.

Значение коэффициента ослабления лучей трехатомными газами k_r рассчитывается с помощью формулы (32):

, (32)

где р_п– парциальное давление для трехатомного газа(33);

, МПа (33)

где р – давление в топочной камере котельного агрегата, который работает без

продувки: р = 0,1 МПа, ;

– величина абсолютной температуры газов на выходе топочной камеры, К

Значение коэффициента ослабления лучей из-за наличия сажистых частиц определяется по формуле(34):

, (34)

Соотношение содержания углерода и водорода в общей массе топлива: для используемого газового топлива принимаем(35):

, (35)

Значение черноты факела (а_ф) для газообразного топлива рассчитывается, используя выражение(36):

(36)

где а_св– значение черноты части факела, рассчитанное по выражению(37):

(37)

а_Г– значение черноты несветящихся трехатомными газами, определяемое по

выражению(38):

; (38)

m – коэффициент, который характеризует долю топочного объема, заполненного светящейся частью факела.

Определим удельную нагрузку, соответствующую топочному объему(39):

(39)

тогда принимаем m = 0,171, используя формулы (36),(37),(38) получаем:

Величина черноты в процессе сжигания газа определяется по формуле(39):

(39)

Суммарная теплоемкость продуктов сгорания на 1м³ топлива определяется с помощью следующего выражения(40):

, кДж/(м³К)18389,88 (40)

Определим действительную температуру на выходе топки, ^оС, (24):

Расчетная температура на выходе топочной камеры не соответствует ранее принятой более чем на 20 ^оС, поэтому, после двух перерасчетов значений температурынайдем ту, которая будет отличаться от заданной менее чем на 0,5 ˚С. Задаемся температурой и определяем энтальпию (1404,33К).