Проверочный расчет топки

Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов на выходе из топки J_m^’’ при заданных конструктивных размерах топки, которые определяют по чертежам парового котла.

1) Определение конструктивных размеров и характеристик топки.

Примечания к таблице 5.1:

1. x_ок принимают по таблице: для открытых гладкотрубных экранов, для каменных углей x_ок=0,45

2. Площадь стены топки

_ст^т= F_ст^ф+ F_ст^ф’+2× F_ст^б+ F_ст^з+ F_ст^з’+ F_ок=88,157+23,113+

+2×72,25+55,825+23,113+27,03=361,738 м².

3. 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: y=х×x, где x - коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения экранных труб или нанесения на них слоя огнеупорного материала, для неэкранированных стен топки принимают x=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:

Таблица 5.1

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	b_ст	м	Чертеж и эскиз	6,315	6,315	5,8	6,315	6,315	6,315
	Освещенная длина стены	l_ст	м	Чертеж и эскиз	13,96	3,66	-	8,84	3,66	4,28
	Площадь стены	F_ст	м²	b_ст× l_ст	88,157	23,113	72,25	55,825	23,113	27,03
	Площадь участка, не закрытого экранами	F_стⁱ	м²	Чертеж и эскиз	23,12	-	-	-	-	-
	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	0,075	0,075	0,085	0,075	0,075	-
	Отн-ый диаметр труб	S/d	-	-	1,25	1,25	1,417	1,25	1,25	-
	Расстояние от оси трубы до обмуровки	e	м	Чертеж и эскиз	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	-
	Отн-ое расстояние до обмуровки	e/d	-	-	1,667	1,667	1,667	1,667	1,667	-
	Угловой коэф. экрана	x	-	Номограмма 1а	0,98	0,98	0,97	0,98	0,98
	Коэф., учитывающий загрязнения	x	-	Таблица 2.2 [2]	0,45	0,45	0,45	0,45	0,45	0,45
	Коэф. тепловой эффективности экрана	y	-	x×x	0,441	0,441	0,4365	0,441	0,441	0,45

) Расчёт теплообмена в топке

Расчёт основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчётная формула связывает температуру газов на выходе из топки с критерием Больцмана B_o, степенью черноты топки 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 = +273 - абсолютная температура газов на выходе из топки, [K]; = +273 - температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании топлива, [K]; - критерий Больцмана, определяемый по формуле:

Из этих формул выводится расчётная формула для определения температуры газов на выходе из топки , которую мы будем определять в конце данного раздела.

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

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

где - энтальпия теоретического объема холодного воздуха, ккал/кг. Определяем по таблице 2.2 при температуре холодного воздуха :

- энтальпия теоретического объема горячего воздуха, поступающего в топку, ккал/кг. Определяем по таблице 2.2 при заданной температуре горячего воздуха :

- присос в пылесистему, берется из таблицы. Для пылесистем прямого вдувания с молотковыми или среднеходными мельницами при работе под разрежением

Теперь мы можем посчитать а затем :

Полезное тепловыделение в топке соответствует энтальпии газов , которой располагали бы при адиабатическом сгорании топлива, т. е ; отсюда по таблице 2.2 с помощью интерполяции находим температуру, соответствующую этой энтальпии:

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

где А и В - опытные коэффициенты, значения которых принимаем: А=0,59; В=0,5 (при камерном сжигании каменных углей).

Относительное положение максимума температур факела в топке определяют по формуле:

где - относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения осей горелок (от пода топки или середины холодной воронки) к общей высоте топки ₍от пода топки или середины холодной воронки до середины выходного окна из топки, т.е. ); - поправка на отклонение максимума температур от уровня горелок, принимаемая по таблице: в пылеугольных топках с вихревыми или прямоточными горелками при фронтальном или встречном их расположении Определим по очереди , и по вышеприведенным формулам:

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

В камерных топках для сжигания каменных углей принимаем , этой температуре соответствует

Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания определяют по формуле:

Степень черноты топки определяют по формуле:

где - эффективная степень черноты факела.

При камерном сжигании твердых топлив основными излучающими компонентами пламени являются трехатомные газы (СО₂ и Н₂О) и взвешенные в них частицы золы и кокса. В этом случае степень черноты факела определяется по формуле:

где _-эффективная толщина излучаемого слоя в топке; - давление в топке, для паровых котлов, работающих без наддува = 1 кгс/см².

Коэффициент ослабления лучей топочной средой определяют по формуле:

где: определяем по номограмме 3: ;

- коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, определяем по

номограмме 4: ;

-массовая концентрация золы в дымовых газах: ;

- коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами

z₁ и z₂ - безразмерные величины, учитывающие влияние концентрации коксовых частиц в факеле, которые зависят от рода топлива (z₁) и способа его сжигания (z₂). Для топлив, рекомендованных для курсового проекта z₁=0,5, при камерном сжигании z₂=0,1.