Тепловой расчет топочной камеры

4.1 Продольный разрез топки представлен на рисунке 4.1, а еe поперечный разрез – на рисунке 4.2

- объем топки Vт, м3;

- полная поверхность стен топки Fст, м2;

- лучевоспринимающая поверхность экранов Hл, м2;

- площадь стен топки, занятая экранами Fпл, м2;

- диаметр экранных труб d, мм;

- шаг экранных труб S, мм;

- поверхность выходного окна, топки Fвых, м2;

- расчетная высота топки Hт, м;

- площадь сечения топки Fт, м2;

- относительный уровень расположения горелок xг.

- эффективная толщина излучающего слоя s, м

- высота расположения горелок hг, м;

Рисунок 4.1 – продольный разрез топки

Рисунок 4.2 – поперечный разрез топки

4.2 Ширина топки (см. рис. 4.2)

а_т= 2, 71 м.

4.3 Глубина топки (см. рис. 4.1)

b_т= 4, 913 м.

4.4 Поверхность зеркала горения

R=а_т х b_т= 2, 71х4, 913=13, 314 м.

4.5 Примерная длина слоя топлива (см. рис. 4.1)

I_реш= 4, 925 м.

4.6 Площадь горящего на решетке топлива

F_реш= I_реш х а_т = 2, 71 х 4, 925 = 13, 347 м.

4.7 Длина неэкранированной части фронтового экрана (см. рис. 4.1)

l_фр= 1, 833м.

4.8 Площадь неэкранированной части фронтового экрана

F_фр=l_фр х а_т= 1, 833 х 2, 71= 4, 967м.

4.9 Длина экранированной части фронтового экрана (см. рис. 4.1)

l_фр= 2, 575 м.

4.10 Площадь экранированной части фронтового экрана

F_{фр. э}= l_фр х а_т= 2, 575 х 2, 71 = 6, 978 м.

4.11 Длина экранированной части тыльного экрана (см. рис. 4.1)

l_{экр. тыл}= 3, 925 м.

4.12 Площадь экранированной части тыльного экрана

F_{экр.тыл}= l_{экр. тыл} х a_т = 3, 925 х 2, 71 = 10, 637 м.

4.13 Выходное окно топки, в котором располагается фестон, разбивается на две поверхности:

F_ф1 - поверхность, контур которой простой, м2;

F_ф2 - поверхность, контур которой (благодаря перегруппировке труб фестона и труб одного из боковых экранов) сложный.

4.14 Длина простой поверхности фестона (см. рис. 4.1)

l_ф1= 0, 42 м.

4.15 Площадь простой поверхности фестона

F_ф1= l_ф1 х а_т = 0, 42 х 2, 71 = 1, 048 м.

4.16 Длина l₃ (см. рис. 4.1)

l₃= 1, 163 м.

4.17 Площадь сложной поверхности фестона (определена с помощью программы КОМПАС-3D v12)

F_ф2= 2, 837 м.

4.18 Площадь выходного окна топки (с фестоном)

F_ф= F_ф1 + F_ф2= 1, 084 + 2, 837 = 3, 921м.

4.19 Площадь выходного окна без фестона (определена с помощью программы КОМПАС-3D v12; см. рис. 4.2)

F_вых = 0, 42 м.

4.20 Длина потолка топки (см. рис. 4.1)

l_пот= 2, 604 м.

4.21 Длина левого бокового экрана топки (см. рис. 4.2)

l _{л. бок}= 4, 03 м.

4.22 Площадь F_{пр. бок} (см. рис. 4.1; определена с помощью программы КОМПАС-3D v12)

F_{пр. бок} = 5, 534 м.

4.23 Площадь поверхности левого бокового экрана топки

F_{л. бок}= l_пот х l_{л. бок} F_пр.бок= 2, 604 х 4, 03 + 5, 534 = 16, 028 м.

4.24 Длина правого бокового экрана топки (см. рис. 4.2)

l_пр.бок= 6, 288 м.

4.25 Площадь поверхности правого бокового экрана топки

F_{пр. бок}= l_пот х l_{пр. бок} + F_пр.бок=2, 604 х 6, 288 + 5, 534 = 21, 908 м.

4.26 Полная площадь поверхности стен топки

F_{ст. т.} = F_реш + F_фр + F_{фр. э} + F_{экр.тыл} + F_ф + F_вых + F_{л. бок} + F_{пр. бок} = 13, 347 + 4, 967 + 6, 978 + 10, 637 + 3, 921 + 0, 42 + 16, 028 + 21, 908 = 78, 206 м.

4.27 Высота экранированной части тыльного экрана (см. рис.4.2)

l_тыл= 2, 875 м.

4.28 Объѐ м топки V_т1 (см. рис. 4.1)

V_т1 = (l_тыл х a_т + F_1ф+ F_2ф+ F_вых) х l_пот = (2, 875 х 2, 71 + 1, 084 + 2, 837 + 0, 42) х 2, 604 = 31, 593 м.

4.29 Объѐ м топки V2 (см. рис. 4.1)

V₂ = F_{пр. бок} х а_т = 5, 534 х 2, 71 = 14, 997 м.

4.30 Полный объѐ м топки

V_т = V₁ + V₂ = 31, 593 + 14, 997 = 46, 59 м.

4.31 Коэффициент загрязнения экранов [4, стр. 42]

ξ = 0, 6.

4.32 Диаметр экранных труб (см. п. 1.1)

d_экр = 51 мм.

4.33 Шаг труб боковых и фронтового экранов (см. п. 1.1)

S_{бок. экр} = S_{фр. экр} = 55 мм.

4.34 Шаг труб тыльного экрана

S_{тыл. экр} = 100 мм.

4.35 Относительные шаги труб боковых, фронтального и тылового экранов

S_{бок. экр}/d_экр = S_{фр. экр}/d_экр = 55\51 = 1, 078;

S_{тыл. экр} /d_экр = 100\51 = 1, 996

4.36 Угловой коэффициент выходного окна, боковых экранов и фронтового экрана [4, стр. 214]

x_вых = 1;

x_фр= x_бок= 0, 995;

x_тыл= 0, 82.

4.37 Угловой коэффициент неэкранированной поверхности

х_н.э = 0.

4.38 Коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между топкой и фестоном, [4, стр. 42]

в = 0, 9.

4.39 Коэффициент загрязнения выходного окна топки [4, стр. 42]

ξ _вых=ξ х в = 0, 6 х 0, 9 = 0, 54.

4.40 Коэффициент тепловой эффективности поверхностей топки [4, стр. 41]

Ψ _н.э.= 0;

Ψ _фр = Ψ _бок= Х_фр х ξ = 0, 995 х 0, 6 = 0, 597;

Ψ _тыл= Х_тыл х ξ = 0, 82 х 0, 6 = 0, 492;

Ψ _вых= Х_вых х ξ _вых = 1 х 0, 54 = 0, 54.

4.41 Средний коэффициент тепловой эффективности топки [4, стр. 41]

Ψ _ср = 0, 43685

4.42 Параметры V_г, V_0N2, V_RO2 (табл. 2.2)

V_г = 8, 185 м3 / кг; V_0N2 = 5, 3 м3 / кг; V_RO2 = 1, 19 м3 / кг.

4.43 Коэффициент рециркуляции [4, стр. 41]

r = 0.

4.44 Параметр забалластированности топочных газов [4, стр. 41]

г_v = V_г х (1 + r)/ (V_0N2 + V_RO2) = 1, 26

4.45 Соотношение между поверхностью зеркала горения и поверхностью стен топки [4, стр. 40]

ρ = R_ст/F _ст = 13, 314/78, 206 = 0, 1702

4.46 Параметр М₀ [4, стр. 40]

М₀ = 0, 46.

4.47 Параметр М [4, стр. 40]

М = М₀ (1 + ρ) х г_v = 0, 603.

4.48 Коэффициент Вт (табл. 2.1)

Вт = (α _т - Δ α _т)= 1, 3- 0, 1 = 1, 2

4.49 Присосы воздуха в топку (табл. 2.1)

Δ α _т= 0, 1.

4.50 Энтальпия холодного при 30 C и горячего воздуха 250 C (принимается) на выходе из ВП (по табл. 2.3)

I_о.гв = I" _о.вп = 2261 кДж / кг;

I_хв = 266, 4 кДж / кг;

4.51 Тепло, внесенное в топку горячим и холодным воздухом, [4, стр. 41]

Q_в=в_т х I_о.гв + Δ α _т х I_хв = 2739 кДж / кг.

4.52 Потери тепла в котле определены ранее

q₃ = 1 %; q₄ = 4, 5 %; q_6шл= 0, 255%.

4.53 Располагаемое тепло рабочей массы топлива (см. п. 3.1)

Q_р = 25330 кДж / кг.

4.54 Полезное тепловыделение в топке [4, стр. 41]

Q_т= Q_р (100 - q₃ -q₄ -q_6шл)/(100 -q₄) + Q_в = 27736 кДж / кг.

4.55 Адиабатическая температура горения [4, стр. 41], (табл. 2.3)

t_a = 2074 ⁰С;

T_а = 273 + 2074 = 2347 K.

4.56 Температура на выходе из топки (принимается)

t" _т = t'_ф = 1000 ⁰с

T_т = 273 + 1000 = 1273 K.

4.57 Энтальпия на выходе из топки (табл. 2.3)

I" _т = I'_ф = 16570 кДж / кг.

4.58 Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1кг топлива

(Vc)_ср = (Q_т - I" _т)\(t_a - t" _т) = 10, 39 кДж/ кг K

4.59 Коэффициент сохранения тепла в газоходах котла

φ = 0, 985.

4.60 Тепло, воспринятое в топке [4, стр. 41]

Q_т= φ (Q_т - I" _т) = 10998 кДж / кг.

4.61 Эффективная толщина излучающего слоя [4, стр. 66]

S = 3, 6 V_T/F_ст = 2, 145 м.

4.62 Давление в газоходе котла [4, стр. 66]

p = 0, 1МПа.

4.63 Параметры r_H2O, r_п, μ _зл

r_H2O = 0, 0524; r_п = 0, 203; μ _зл = 0, 00415 кг / кг.

4.64 Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания [4, стр. 37]

= 1, 341 (м· МПа)^–1.

4.65 Коэффициент кокс k_кокс μ _кокс для слоевого сжигания [4, стр. 38]

k_кокс μ _кокс = 0.

4.66 Коэффициент, учитывающий вид сжигаемого топлива, [4, стр. 38]

А_зл= 0, 8.

4.67 Коэффициент поглощения лучей частицами золы [4, стр. 38]

k_зл μ _зл = 0, 2797 (м· МПа)^–1.

4.68 Коэффициент поглощения топочной среды [4, стр. 38]

k = k_г + k_кокс μ _кокс + k_зл μ _зл = 1, 6207 (м· МПа)^–1.

4.69 Критерий Бугера [4, стр. 37]

B_u = k х p х S = 1, 6207 х 0, 1 х 2, 145 = 0, 3476.

4.70 Эффективное значение критерия Бугера [4, стр. 40]

B_u = 0, 52

4.71 Расчетный расход топлива

B_р = 0, 80 кг / с.

4.72 Расчетная температура на выходе их топки [4, стр. 43]

t" _т.р= = 965 ⁰С

4.73 Абсолютная погрешность расчета

Δ t" = t" _т -t" _т.р = 1000-965 = 35 ⁰С.

Примечание: согласно [4, стр. 104] величина превышать ±100 °С. Так как данное условие соблюдается, то тепловой расчет топки окончен.