Тепловой расчет теплообмена в топке.

Расчёт топочной камеры

Рассчитываемая величина

Обо-значе-ние

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчет

Значение

Объём топочной камеры

V_т

м³

По чертежу

-

133

Поверхность стен топки

F_ст

м²

По чертежу

-

101

Диаметр экранных труб

D

мм

По чертежу

-

60

Относительный шаг экранных труб

S/d

-

По чертежу

70/60

1,17

Температура продуктов сгорания на выходе из топочной камеры

ϑ"_т

C

Задаёмся

-

1340

Энтальпия продуктов сгорания на выходе из топочной камеры

I"_т

кДж/м³

-

31055

Полезное тепловыделение в топке

Q_т

кДж/м³

· +

46980 + 1795,9

48541

Теплота воздуха

Q_в

кДж/м³

(_т-∆_т)· + ∆_т·

(1,05-0,05)·1777 + 0,05·377,78

1795,9

Коэффициент избытка воздуха в топке

_т

-

Табл. 1

-

1,1

Присосы воздуха в топку

∆_т

-

Табл. 1

-

0,1

Энтальпия холодного воздуха

кДж/м³

Рассчитана ранее

-

377,78

Энтальпия теоретически необходимого горячего воздуха

кДж/м³

Рассчитана ранее

-

1777

Температура горячего воздуха

°C

Задаёмся

-

140

Коэффициент тепловой эффективности

Ψ

-

х∙ξ

0,99·0,65

0,64

Угловой коэффициент

х

-

По номограмме

-

0,99

Коэффициент загрязнения экранов

ξ

-

Табл. 6-3 (для газаообразного топлива)

-

0,65

Эффективная толщина излучающего слоя

s

м

3,6 ·

3,6 ·

4,74

Коэффициент ослабления лучей

k

1/ м∙МПа

k_r · r_п + k_c

0,8 · 0,22 + 1,83

2

Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами

k_г

1/ м∙МПа

k_г= ·

0,8

Объёмная доля водяных паров

-

Табл. 1

-

0,153

Произведение

r_п ·р ·s

м∙МПа

r_п ·р ·s

0,22·0,1·4,74

0,104

Суммарная объёмная доля

r_п

-

Табл. 1

-

0,22

Давление в топочной камере

р

МПа

Котёл с уравновешенной тягой

-

0,1

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами

к_с

1/ м∙МПа

1,83

Соотношение cодержаний углерода и водорода в рабочей массе топлива

 -

0,12·∑ C_mH_n

0,12·(0,25·42,7+1/3·19,6+3/8·12,6+0,4·5,1+5/12·1,3)

2,94

Степень черноты факела

а_ф

-

m·a_св + (1-m)·a_г

0,1·0,613+(1-0,1)·0,08

0,133

Доля топочного объёма, заполненной светящейся частью факела

m

-

Нормативный метод

0,1

Степень черноты светящейся части факела

a_св

-

1-exp[-k·p·s]

1-exp[-2·0,1·4,74]

0,613

Степень черноты несветящимися трёхатомными газами

a_г

-

1-exp[-k_г ·r_п ·p ·s]

1-exp[-0,8·0,22·0,1·4,74]

0,08

Степень черноты топки

а_т

-

а_ф/(а_ф+(1-а_ф)ψ)

0,133/(0,133+(1-0,133)·0,64)

0,193

Коэффициент, учитывающий относительное положение ядра факела по высоте топки

М

-

М₀·(1-0,4Х_г)

0,36·(1-0,4) 

0,216

Относительная высота расположения горелок

х_r

-

h_г/Н_т

3600/9000

0,4

Высота расположения горелок

h_г

мм

По чертежу

-

3600

Высота топки

Н_т

мм

По чертежу

-

9000

Критерий Бугера

Bu

мМПа

k·p·s

2·0,1·4,74

0,95

Эффективное значение критерия Бугера

мМПа

0,959

Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания

Vc_ср

кДж м³∙К

(Q_т-I"_т)/(ϑ_а-ϑ"_т)

26,45

Критерий Больцмана

Bo

0,413

Адиабатическая температура горения

К

Табл. 2, по Q_т

Интерполируем по табл. 2 и + 273 в переводе в К

2273

Действительная температура на выходе из топки

ϑ"_т

С

1395

Действительная энтальпия продуктов сгорания на выходе из топочной камеры

I"_т

кДж/м³

Таблица 2

-

32452

Удельное тепловосприятие топки

Q_л

кДж/м³

φ(Q_т-I"_т)

0,994·(48541-32452)

15992,47

Среднее удельное тепловое напряжение поверхности нагрева

q_л

кВт/м²

108,12

Удельная нагрузка топочного объёма

q_v

кВт/м³

239