Тепловой расчет топочной камеры

Поверочный расчет топочной камеры заключается в определении действительной температуры дымовых газов на выходе из топочной камеры котлоагрегата по формуле, ^оС:

, (2.3.12) [1]

где Т_а – абсолютная теоретическая температура продуктов сгорания, К;

М – параметр, учитывающий распределения температур по высоте топки;

- коэффициент сохранения теплоты;

В_р – расчетный расход топлива, м³/с;

F_ст – площадь поверхности стен топки, м²;

- среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов;

- степень черноты топки;

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

5,67 10^-8 – коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²К⁴).

Для определения действительной температуры предварительно задаемся ее значением в соответствии с рекомендациями [1, с.130] . По принятой температуре газов на выходе из топки и адиабатической температуре сгорания топлива О_а определяем тепловые потери, а по принятой - излучательные характеристики газов. Затем по известным геометрическим характеристикам топочной камеры получаем расчетным путем действительную температуру на выходе из топки.

Поверочный расчет топки проводим в следующей последовательности.

Для принятой предварительно температуры определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки по таблице 2.3 .

Полезное тепловыделение в топке подсчитываю по формуле, кДж/м³:

,

где Q_в. – теплота, вносимая в топку воздухом, кДж/м³; для котлов не имеющих воздухоподогревателя определяется по формуле:

, (2.3.13) [1]

Q_в.вн. – теплота, внесенная в котлоагрегат с поступающим в него воздухом, подогретым вне агрегата; принимаем Q_в.вн = 0, так как воздух перед котлом ДЕ – 10 – 14 ГМ в рассматриваемом проекте не

подогревается;

rH_г.отб. – теплота рециркулирующих продуктов сгорания; принимаем rH_г.отб. = 0, так как конструкцией котла ДЕ–10–14ГМ рециркуляция дымовых газов не предусматривается;

.

Теоретическую (адиабатную) О_а температуру горения определяем по величине полезного тепловыделения в топке Q_т = Н_а.

По Н– – диаграмме при Н_а = 33852,8 кДж/м³ определяем О_а = 1780 ^оС.

.

Определяем параметр М в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки (х_т) при сжигании газа по формуле:

, (2.3.14) [1]

где , (стр.27) [1]

Н_г – расстояние от пода топки до оси горелки, м;

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

Для котла ДЕ – 14 – 10 ГМ расстояние Н_г = Н_т, тогда х_т = 1.

Коэффициент тепловой эффективности экранов определяем по формуле:

, (2.3.15) [1]

где - коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятие экранов в следствии загрязненности или закрытия изоляцией поверхностей; принимаем по (табл.6-2) [1]

х – условный коэффициент экранирования; определяем по номограмме 1 [1] при S = 55мм, d = 51мм, S/d = 55/51 =1,1 х = 0,98;

.

Определяем эффективную толщину излучающего слоя в топке, м:

, (2.3.16) [1]

где V_т, F_ст – объем и поверхность стен топочной камеры, м³ и м². Определяем по конструкторской документации на котел ДЕ – 10 – 14 ГМ.

V_т = 17,17 м³, F_ст = 39,02 м²;

Коэффициент ослабления лучей для светящегося пламени складывается из коэффициентов ослабления лучей трехатомными газами (к_r) и сажистыми частицами (к_с) и при сжигании газа определяется по формуле, (м Мпа)^-1:

, (2.3.17) [1]

где r_п – суммарная объемная доля трехатомных газов, берем из

таблицы 2.3

.

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами k_r определяем по формуле, (м МПа)^-1:

, (2.3.18) [1]

где -парциальное давление трехатомных газов, МПа; МПа;

р = 0,1 МПа – давление в топочной камере котлоагрегата, работающего без продувки (стр.25) [1];

- абсолютная температура газов на выходе из топочной камеры, К (равна принятой по предварительной оценке

.

.

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами определяем по формуле, (м МПа)^-1:

, (2.3.19) [1]

где С^р/Н^р – соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива; для газового топлива принимается:

,

,

,

.

Степень черноты факела (а_ф) для газообразного топлива определяется по формуле:

, (2.3.20) [1]

где а_св – степень черноты светящейся части факела, определяем по формуле:

; (2.3.21) [1]

а_r – степень черноты несветящихся трехатомными газами, определяется по формуле:

; (2.3.22) [1]

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

Определяем удельную нагрузку топочного объема:

, (стр.63) [1]

тогда m = 0,11 [1, с.124].

,

Степень черноты топки при сжигании газа определяется по формуле:

, (2.3.23) [1]

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания на 1м³ газообразного топлива, кДж/(м³К):

, (2.3.24) [1]

Определяем действительную температуру на выходе из топки, ^оС:

Так как расчетная температура на выходе из топочной камеры отличается от ранее принятой не более чем на 100 ^оС, то уточняем значение Vc_ср и по полученному ранее значению температуры.

Уточняем значение (1503К).

Коэффициент ослабления лучей для светящегося пламени:

,

где ,

.

Уточняем значение степени черноты факела:

где

.

Степень черноты топки:

.

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания:

.

Температура на выходе из топки:

Так как расчетная уточенная температура на выходе из топки отличается от ранее принятой всего на 18 ^оС, то полученную температуру принимаем для дальнейшего расчета, как температуру на выходе из топки.

Дата добавления: 2015-07-10