Расчет теплообмена в топке

5.3. Расчет теплообмена в топке.

5.3.1.    Расчет основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчетная формула связывает безразмерную температуру газов на выходе из топки  с критерием Больцмана Bо, степенью черноты топки  и параметром M, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок. При расчете используется в качестве исходной формулы:

, (5.4)

где θ_т^” - безразмерная температура на выходе из топки;

Т_т^” = v_т^”+273 – абсо­лютная температура газов на выходе из топки, K;

T_a= ν_a+273 – температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании топлива;

 a_т – сте­пень черноты топки;

 М – параметр, учитывающий характер распределения температур по высоте топки;

 Во – критерий Больцмана определяется по формуле:

(5.5)

Из формул (5.4) и (5.5) выводится расчетная формула для опреде­ления температуры газов на выходе их топки υ_т^”:

–      коэффициент сохранения тепла;

–      - расчетный расход топлива;

–     - расчетная площадь стен топки;

–      - средний коэффициент тепловой эффективности экранов;

–      - коэффициент излучения абсолютно черного тела, ;

–      - средняя суммарная теплоемкость продуктов горения 1 кг топлива в интервале температур газов от  до , .

5.3.2.    Определяется полезное тепловосприятие в топке Q_т и соответствующая ей адиабатическая температура горения Т_а.

(5.7)

где Q_p^p, q₃, q₄ – по данным пункта 3, q₆ – в данном случае не учитывается.

Количество тепла вносимое в топку с воздухом:

Q_в = Q_гв + Q_xв = (α_т'' - Δα_т - Δα_пл)∙I_гв^о + (Δα_т + Δα_пл)∙I_хв^о, (5.8)

где I_гв^о и I_хв^о – энтальпии теоретических объемов воздуха соответственно горячего и холодного: I⁰_гв = 636 ккал/кг; I⁰_хв = 95 ккал/кг. Присосы из табл. 1.1. α_пл = 0.05 – присос в топку (из [2, табл.2.3]).

Q_в = (1.1 - 0.05) · 636 + 0,05· 95 = 672,5 ккал/кг.

Подставляя все данные в (5.7) получаем:

Qт = 9548,44*(100 – 0,5)/100 + 672,5 = 9567,88 ккал/кг

Полезное тепловыделение в топке Qт соответствует энтальпии га­зов Iа, которой они располагали бы при адиабатическом сгорании топли­ва, т.е.  =, по значению которой из таблицы 2.2. находят адиабатическую температуру горения  при

Iт=9567,8 Vа=1991^oС

5.3.3.    Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяется по формуле

М = А – В - x_т, (5.9)

где А = 0.54 и В = 0.2 – опытные коэффициенты.

Относительное положение максимума температур факела в топке определяется по формуле

x_т = x_г +Δх,  (5.10)

где x_г = h_г/Н_г – относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения горелок  (от пода топки) к общей высоте топки  (от пода топки до середины выходного окна из топки); h_г=2,142м, x_г = 0.2279

X_г=0,54-0,2*0,2279=0,49

5.4.4.    Степень черноты а_т и критерий Больцмана Во зависят от ис­комой температуры газов на выходе из топки υ_т''.

Ориентировочно примем υ_т'' = 1000°С; при этом I_т^'' = 4461 ккал/кг.

Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топ­лива от υ_a до υ_т'' определяют по формуле

(Vc)ср = (Qт-I^’’т)/(υа-υ^’’т) = (9567,8–4461)/(1991–1000) = 5,21 ккал/(кг*°C), (5.11)

где  – энтальпия продуктов горения 1 кг топлива для принятой нами температуры газов  , определяем по таблице 2.2 при