Расчет суммарного теплообмена в топке
Курсовая работа
Расчет суммарного теплообмена в топке
Минск 2015
Abstract
objectives of the course work are familiar with the method of
calculating the total heat exchange in the furnace. Skills calculate the total
heat transfer in the furnace for further use in the design of the boiler
plant.objectives of the course work are: the calculation of the total heat
exchange in the furnace with a pneumatic mechanical stokers and chain grate
reverseis used as fuel and coal.
Реферат
Целями данной курсовой работы являются знакомство с методом расчета
суммарного теплообмена в топке. Приобретение навыков расчета суммарного
теплообмена в топке для дальнейшего их применения при поверке котельной
установки.
Задачами данной курсовой работы являются: расчет суммарного теплообмена в
топке с пневмомеханическим забрасывателем и цепной решеткой обратного хода
которая в качестве топлива использует каменный уголь.
Введение
Современное
теплоснабжение основано на использовании котлов на жидком твердом и
газообразном топливе. В производстве наиболее широкое распространение получил
паровой котел. Паровой котёл - котёл <#"799716.files/image001.gif">=0,582
|
Масса рабочего топлива, %
|
|
Сr
|
Нr
|
Nr
|
Or
|
Srор
|
Srкол
|
Wr
|
Ar
|
|
43,67
|
2,72
|
0,73
|
4,50
|
0,68
|
-
|
22
|
25,7
|
Температура топлива: 17 °С;
Температура приточного воздуха: 31 °С;
Влагосодержание в воздухе: 15г/кг;
Номинальная паропроизводительность: 29,5 т/ч;
Фактическая паропроизводительность: 16,1 т/ч;
Температура уходящих газов: 210 °С;
Объем топочной камеры: 40 м3;
Поверхность стен топочной камеры: 78 м2;
Диаметр экранных труб: 108 мм;
Шаг экранных труб: 170 мм;
Высота размещения горелок от пода топки: 1,9 м;
Расчетная высота заполняющего топку факела от низа топки до середины
выходного газового окна: 2,20 м;
Коэффициент избытка воздуха за последней поверхностью нагрева:3,03;
Давление в топочной камере котлоагрегата, 0,15 МПа;
Количество перегретого пара: 16,1 т/ч;
Температура питательной воды: 240 °С;
Температура перегретого пара: 580 °С;
Давление питательной воды: 18,6 МПа;
Давление перегретого пара: 20,2 МПа.
2. Расчет
объемов воздуха и продуктов сгорания
Расчет
объемов и энтальпии воздуха и продуктов сгорания рассчитываются на 1 кг
твердого и жидкого или 1 м3 сухого газообразного состава топлива при нормальных
условиях, на что указывает верхний индекс «
» в
обозначениях величин объемов.
Объемы
и массу воздуха и продуктов сгорания при сжигании твердых и жидких топлив в
атмосферном воздухе определяются по приведенным ниже формулам:
Теоретическое
количество сухого воздуха, необходимого для полного сгорания 
, м3/кг или 
, кг/кг
(при коэффициенте избытка воздуха 
):
(2.1)
(2.2)
Теоретические
(минимальные) объемы продуктов сгорания, полученные при полном сгорании топлива
с теоретически необходимым количеством воздуха (): азота,
, м3/кг:
(2.3)
трехатомных
газов, 
, м3/кг:
; (2.4)
водяных
паров, 
, м3/кг:
. (2.5)
При
избытке воздуха (
1,74) расчет ведется по следующим формулам:
объем
водяных паров 
, м3/кг:
; (2.6)
объем
дымовых газов 
, м3/кг,
; (1.7)
объемные
доли трехатомных газов 
и водяных паров 
равные
парциальным давлениям газов при общем давлении смеси 0 °С и 101,3 кПа:
; (2.8)
; (2.9)
концентрация
золы в продуктах сгорания 
, кг/кг:
, (2.10)
где
- доля золы топлива, уносимой газами; при твердом
шлакоудалении; 
- масса продуктов сгорания, кг/кг, определяемая по
формуле:
. (2.11)
Избыточное количество воздуха для каждого газохода определяется по
формуле:
м3/кг;
м3/м3 (2.12)
Результаты расчета действительных объемов продуктов сгорания по газоходам
котлоагрегата сводятся в таблицу. Расчет объемов продуктов свел в таблицу 2.1.
баланс
котел теплообмен цепной
Таблица 2.1 Объемы газов, объемные доли трехатомных газов, концентрация
золы
|
№ п./п.
|
Величина
|
Размерность
|
Теоретические объемы:
|
|
|
|
 = 4,4894 м3/кг; м3/м3 = 3,5409 м3/кг; м3/м3
|
|
|
|
|
 =0,819м3/кг; =0,647м3/кг;
|
|
|
|
|
Газоход
|
|
|
|
топка
|
Посл. пов. нагрева
|
|
1.
|
Коэффициент избытка воздуха  -1,743,03
|
|
|
|
|
2.
|
 м3/кг,м3/м30,70,053
|
|
|
|
|
3.
|
 м3/кг,м3/м38,314,09
|
|
|
|
|
4.
|
 -
|
0,0986
|
0,0578
|
|
|
5.
|
 -
|
0,0778
|
0,058
|
|
|
6.
|
 -0,17650,104
|
|
|
|
|
7.
|
 кг/кг10,899418,45
|
|
|
|
|
8.
|
 кг/кг0,003540,002
|
|
|
|
9. 
м3/кг,
3. Расчет
энтальпий воздуха и продуктов сгорания
Энтальпия
дымовых газов 
на 1 кг или 1 м3 топлива, кДж/кг (кДж/м3),
определяется по формуле (для 100 ◦С и α=1,74):
, (3.1)
где
- энтальпия газов при коэффициенте избытка воздуха 
и температуре 
, °С,
кДж/кг, (кДж/м3); 
- энтальпия теоретически необходимого количества
воздуха при температуре , °С, кДж/кг, (кДж/м3).
Энтальпию
газов 
при коэффициенте избытка воздуха 
и температуре , °С,
кДж/кг (кДж/м3), определяют по формуле:
, (3.2)
где
, 
, 
- теоретические объемы трехатомных газов,
теоретический объем азота и водяного пара, м3/кг (м3/м3); 
, 
, 
- энтальпии 1м3 трехатомных газов, теоретического
объема азота, теоретического объема водяных паров, (кДж/м3).
Энтальпию
теоретически необходимого количества воздуха 
при
температуре , °С, кДж/кг (кДж/м3), определяют по формуле:
, (3.3)
где
- теоретический объем сухого воздуха, м3/кг (м3/м3); 
- энтальпия 1 м3 воздуха кДж/кг (кДж/м3).
К
энтальпии дымовых газов следует добавлять энтальпию золы 
, кДж/кг, определяемую по формуле:
, (3.4)
где
- энтальпия 1 кг золы, кДж/кг; - доля золы топлива, уносимой газами, принимаемая по
таблице 4.1.
Результаты
расчета энтальпий продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата свел в таблицу
3.1.
Таблица
3.1. Энтальпия продуктов сгорания (
-
таблица)
|
№ п./п.
|
|
|
|
|
 ,
|
|
1
|
100
|
698,86
|
593,95
|
3,11
|
1139,99
|
259,8339
|
1907,692
|
1027,535
|
|
2
|
200
|
1416,09
|
1195,06
|
6,51
|
2303,93
|
522,8007
|
3848,587
|
2067,459
|
|
3
|
300
|
2156,38
|
1803,78
|
10,18
|
3496,78
|
789,0962
|
5818,057
|
3110,369
|
|
4
|
400
|
2914,52
|
2425,93
|
13,88
|
4717,45
|
1061,266
|
7839,167
|
4182,986
|
|
5
|
500
|
3695,37
|
3065,99
|
17,66
|
5974,09
|
1341,268
|
9919,324
|
5286,499
|
|
6
|
600
|
4497,46
|
3714,99
|
21,59
|
7258,73
|
1625,186
|
12038,89
|
6405,344
|
|
7
|
700
|
5318,97
|
4381,90
|
25,52
|
8575,99
|
1916,936
|
14214,22
|
7555,162
|
|
8
|
800
|
6154,90
|
5053,28
|
29,57
|
9911,09
|
2210,644
|
16413,06
|
8712,608
|
|
9
|
900
|
7010,89
|
5742,57
|
33,73
|
11279,57
|
2512,185
|
18668,31
|
9900,911
|
|
10
|
1000
|
7879,66
|
6436,33
|
37,93
|
12664,18
|
2815,683
|
20945,42
|
11096,92
|
|
11
|
1100
|
8753,02
|
7139,05
|
42,29
|
14060,12
|
3123,098
|
23245,28
|
12308,26
|
|
12
|
1200
|
9644,62
|
7850,71
|
46,49
|
15480,75
|
3434,428
|
25581,57
|
13535,24
|
|
13
|
1300
|
10519,02
|
8566,86
|
52,47
|
16889,26
|
3747,717
|
27909,74
|
14768,19
|
|
14
|
1400
|
11425,34
|
9291,95
|
61,02
|
18338,88
|
4064,922
|
30288
|
16014,05
|
|
15
|
1500
|
12340,08
|
10008,09
|
67,81
|
19788,53
|
4378,211
|
32656,5
|
17246,19
|
|
16
|
1600
|
13261,93
|
10755,57
|
72,44
|
21266,24
|
4705,206
|
35095,73
|
18534,69
|
|
17
|
1700
|
14194,28
|
11489,61
|
79,57
|
22747,06
|
5026,327
|
37518,19
|
19797,46
|
|
18
|
1800
|
15129,56
|
12228,13
|
84,27
|
24231,67
|
5349,406
|
39952,67
|
21070,4
|
|
19
|
1900
|
16066,78
|
12975,61
|
92,02
|
25727,88
|
5676,401
|
42407,26
|
22355,78
|
|
20
|
2000
|
17010,94
|
13723,08
|
96,84
|
27228,10
|
6003,397
|
44868,8
|
23644,09
|
|
21
|
2100
|
17960,12
|
14475,03
|
-
|
28634,98
|
6332,35
|
47344,43
|
25041,8
|
|
22
|
2200
|
18910,59
|
15226,98
|
-
|
30139,98
|
6661,303
|
49821,36
|
26342,68
|
|
23
|
2300
|
19866,71
|
15983,41
|
-
|
31653,95
|
6992,214
|
52313,02
|
27651,29
|
|
24
|
2400
|
20825,42
|
16739,83
|
-
|
33170,49
|
7323,126
|
54807,28
|
28959,91
|
|
25
|
2500
|
21784,30
|
17500,73
|
-
|
34690,52
|
7655,995
|
57310,79
|
30276,27
|
При
составлении - таблицы для каждого определил
значения 
в области, перекрывающей ожидаемый диапазон
температур в газоходе, и 
-приращение энтальпии для заданного интервала
температур.
(2.5)
или,
наоборот, по энтальпии продуктов сгорания - их температуру:
, (2.6)
где
, 
- энтальпии,
соответствующие большей и меньшей температурам искомого интервала температур,
приведенным в табл. 1.3; 
- температура, для которой рассчитывается энтальпия,
°С; 
- температура, соответствующая меньшей энтальпии
искомого интервала, °С; 
- энтальпия, по значению которой определяется
температура.
1. Определение
присосов воздуха и коэффициентов избытка воздуха по отдельным газоходам
Коэффициент
избытка воздуха в топке 
, соответствующий составу газов в конце топки,
принимается в зависимости от типа топочного устройства и рода сжигаемого
топлива по данным таблицы 4.2. Все расчеты производились для полумеханической
топки и для углей кузнецких марок Г Д 
= 6,5.
Величина коэффициента избытка воздуха в сечении газового тракта котла с
уравновешенной тягой определяется суммированием коэффициента избытка воздуха в
топке с присосами в газоходах, расположенных между топкой и рассматриваемым
сечением, определяемая по формуле:
, (4.1)
где
- номер поверхности нагрева после топки по ходу
продуктов сгорания; 
- коэффициент избытка воздуха на выходе из топки.
Коэффициент
избытка воздуха принимается в зависимости от вида топлива, способа его сжигания
и конструкции топки. Значения расчетных
присосов воздуха для промышленных паровых и водогрейных котлов приведены в
таблице 4.1.
Таблица
4.1. Присосы воздуха в котлах при номинальной нагрузке
|
Элементы газового тракта котла
|
Присос воздуха 
|
|
Топочные камеры слоевых топок
|
Механические
|
0,10
|
|
Полумеханические
|
0,30
|
Расчетная величина присоса воздуха в газоходах котла при пониженной
нагрузке определяется по формуле:
, (4.2)
где
, 
-
значения номинальной и пониженной нагрузок; , 
- присосы при номинальной нагрузке.
Значения
коэффициента избытка воздуха в топке ,
приведенные в таблице 4.2., принимаются при производительности котла:
-70
% - при сжигании твердого топлива;
-50
% - при сжигании мазута и газа.
-50
% - при сжигании мазута и газа.
При
работе котла на твердом топливе и производительностью от 70 до 50 %:
. (4.3)
Таблица 4.2. Расчетные характеристики слоевых топок для котлов
производительностью ≥1 кг/с
|
№ п./п.
|
Топливо
|
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки,  Видимое теплонапряжениеПотери
теплаДоля золы уносимая газами  Температура дутьевого воздуха  , °С
|
|
|
|
|
зеркала
горения, 
, кВт/м2объема
топки,
|
 , кВт/м3от химической неполноты
сгорания  , %со шлаком  , %с уносом  , %суммарная от механического
недожога  , %
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Топки с пневмомеханическими забрасывателями и цепными
решетками обратного хода
|
|
11
|
Каменные угли:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11.1
|
- типа донецкого, печерского и др. марок Г, Д, Ж  = 5,51,3-1,61)1390-1750290-470до
0,12,54,57,015,030
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11.2
|
- типа сучанского марок Г, Д, = 6,51,3-1,61)1270-1520290-470до
0,13,05,08,015,030
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11.3
|
- кузнецкие марок Г, Д, = 2,71,3-1,61)1390-1750290-470до
0,11,52,0-5,02)4,0-7,02)15,030
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11.4
|
- кузнецкие марок ГСС, = 2,21,3-1,61)1390-1750290-470до
0,13,012,015,035,030
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Тепловой
баланс котла
Составление
теплового баланса котла заключается в установлении равенства между поступившим
в котел количеством тепла, называемым располагаемым теплом 
, и суммой полезно использованного тепла 
, и тепловых потерь 
, 
, 
, 
и 
. На
основании теплового баланса вычисляют КПД и необходимый расход топлива.
Тепловой
баланс составляется применительно к установившемуся тепловому состоянию котла
на 1 кг твердого (жидкого) или 1 м3 газообразного топлива при 0 °С и 101,3 кПа.
Общее
уравнение теплового баланса имеет вид, кДж/кг (кДж/м3):
. (5.1)
Располагаемое
тепло 1 кг твердого (жидкого) топлива определяется соответственно по формуле:
, (5.2)
где
, 
- низшая
теплота сгорания рабочей массы твердого (жидкого) и сухой массы газообразного
топлива, кДж/кг (кДж/м3); 
- физическое тепло топлива, кДж/кг (кДж/м3); 
- тепло, затраченное на разложение карбонатов при
сжигании сланцев, кДж/кг; 
- коэффициент разложении карбонатов.
Физическое
тепло топлива 
, кДж/кг (кДж/м3) определяют по формуле:
, (5.3)
где
- температура рабочего топлива, °С. Учитывается в тех
случаях, когда топливо предварительно подогрето посторонним источником тепла, а
также при сушке по разомкнутому циклу; 
-
теплоемкость рабочего топлива, кДж/(кг∙К), определяемая по формулам:
для
твердого топлива:
, (5.4)
где
=0,98 - теплоемкость сухой массы топлива, кДж/(кг∙К),
принимается по таблице 5.1.
Таблица.
5.1. Теплоемкость сухой массы твердого топлива, кДж/(кг∙К),
|
Топливо
|
Температура, °С
|
|
0
|
100
|
200
|
300
|
400
|
|
Антрацит и тощий уголь
|
0,92
|
0,96
|
1,05
|
1,13
|
1,17
|
|
Каменный уголь
|
0,96
|
1,09
|
1,26
|
1,42
|
-
|
|
Бурый уголь
|
1,09
|
1,26
|
1,47
|
-
|
-
|
|
Сланцы
|
1,05
|
1,13
|
1,30
|
-
|
-
|
|
Фрезерный торф
|
1,30
|
1,51
|
1,80
|
-
|
-
|
Потеря
тепла с уходящими газами 
определяется как разность энтальпий продуктов
сгорания на выходе из последней поверхности нагрева и холодного воздуха, %:
, (5.5)
где
- энтальпия уходящих газов при избытке воздуха 
и температуре 
, кДж/кг
(кДж/м3), определяется по 
диаграмме; 
-
энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха, на входе в
воздушный тракт, кДж/кг (кДж/м3); 
- потеря
от механической неполноты сгорания, %.
Энтальпия
теоретически необходимого количества воздуха на входе
в воздушный тракт, кДж/кг (кДж/м3), определяют по формуле:
, (5.6)
где
- влагосодержание воздуха, в обычных условиях
принимаемое 10 г/кг; 
=1,884,
=1,005 -
средние весовые теплоемкости водяного пара и сухого воздуха для заданных
условий, кДж/кг К; 
- температура воздуха в котельной, °С.
Потеря
тепла от химической неполноты сгорания 
, %,
обусловлена суммарной теплотой сгорания продуктов неполного горения, остающихся
в уходящих газах, определяется по формуле:
. (5.7)
При
сжигании твердых топлив в слоевых топках 
принимается
по таблице 4.2
Потеря
тепла от механической неполноты сгорания 
определяется
недожогом топлива в шлаке, провале и уносе (при частичном возврате последнего в
топку учитывается унос, не уловленный устройствами для возврата). Величина
, %, рассчитывается по формуле:
, (5.8)
где
, 
- доли
золы топлива в шлаке, провале и уносе, %; 
, 
- содержание горючих в шлаке, провале и уносе, %.
Значения
для камерных топок с твердым и жидким шлакоудалением
даны в таблице 4.2, 
и 
и
суммарные значения 
для слоевых топок. При значительном отклонении зольности
от указанной в таблице 4.2 при сжигании в слоевых топках, а также при надежных
данных о значениях и 
, рассчитывается по формуле (5.8).
Потеря
тепла от наружного охлаждения 
зависит
от большого числа факторов и главным образом от размеров и конструкции котла и
топки, теплопроводности материала и толщины стенок обмуровки, тепловой
производительность котлоагрегата, температуры наружного слоя обмуровки и
окружающего воздуха и т. д. Потеря тепла от наружного охлаждения для стационарных паровых котлов принимается по
таблице 5.2.
Таблица
5.2. Потеря тепла от наружного охлаждения для стационарных котлов, %
|
Номинальная производительность котла
|
Потеря теплоты, %
|
|
кг/с
|
т/ч
|
Собственно котел
|
Котел с хвостовыми поверхностями
|
|
0,55
|
2
|
3,4
|
3,8
|
|
1,11
|
4
|
3,1
|
2,9
|
|
1,67
|
6
|
1,6
|
2,4
|
|
2,22
|
8
|
1,2
|
2,0
|
|
2,78
|
10
|
-
|
1,7
|
|
4,16
|
15
|
-
|
1,5
|
|
5,55
|
20
|
-
|
1,3
|
|
8,33
|
30
|
-
|
1,2
|
|
11,11
|
40
|
-
|
1,0
|
|
16,66
|
60
|
-
|
0,9
|
|
22,22
|
80
|
-
|
0,8
|
|
27,77
|
100
|
-
|
0,7
|
|
55,55
|
200
|
-
|
0,6
|
|
83,33
|
300
|
-
|
0,5
|
При
нагрузках, отличающихся от номинальной более чем на 25 %, величина 
пересчитывается по формуле:
для
парового котла:
; (5.9)
где
- потеря тепла от наружного охлаждения при
номинальной нагрузке парового котла, % (принимаемая по таблице 5.2.); 
, 
-
номинальная и фактическая нагрузка парового и водогрейного котла
соответственно, кг/с (т/ч), МВт.
Разбивка
потери тепла от наружного охлаждения котла по отдельным газоходам практически
не сказывается на результатах расчета. Доли этой потери, приходящиеся на
отдельные газоходы, для упрощения принимаются пропорционально количеству тепла,
отдаваемого газами в соответствующих газоходах. Поэтому при определении
количества тепла, отданного газами, потери наружного охлаждения учитываются
введением коэффициента сохранения тепла определяемого по формуле:
. (5.10)
Потеря
с теплом шлака 
вводится в расчет для всех твердых топлив при
камерном сжигании с жидким шлакоудалением и слоевом. Потеря тепла определяется
по формуле:
, (5.11)
где
; 
-
находится по данным таблицы 4.2.
Температура
золы (шлака) принимается равной:
при
твердом шлакоудалении принимается равной - 600 °С;
Суммарная
потеря тепла в топке определяется по формуле:
. (5.12)
КПД
парового или водогрейного котла 
(брутто)
по уравнению обратного баланса имеет следующий вид, %:
. (5.13)
Полное
количество тепла 
, полезно использованное в котельном агрегате
определяется по формуле:
для
парового котла:
, (5.14)
где
- количество (расход) выработанного перегретого пара,
кг/с;
, 
- энтальпия перегретого пара и питательной воды.
Расход
топлива 
, кг/с (м3/с), подаваемого в топку, определяют по
формуле:
, (5.15)
где
- тепло, внесенное в топку паровым дутьем
(форсуночным паром)
Определение
объемов продуктов сгорания и воздуха, а также тепла, отданного газами в
поверхностях нагрева, вводится расчетный расход топлива 
, кг/с (м3/с), вычисляемый с учетом механической
неполноты сгорания, определяется по формуле:
. (5.17)
3. Расчет
суммарного теплообмена в топке
Расчет
теплообмена в топках паровых и водогрейных котлов основывается на приложении
теории подобия к топочным процессам. Для расчета теплообмена в однокамерных
полуоткрытых топках используется формула, связывающая безразмерную температуру
газов на выходе из топки 
, с критерием Больцмана 
,
степенью черноты топки 
и параметром 
,
учитывающим характер распределения температур по высоте топки.
Безразмерная
температура газов на выходе из топочной камеры 
определяется
по формуле:
, (6.1)
Безразмерная
температура газов на выходе из топочной камеры представляет
собой отношение действительной абсолютной температуры на выходе из топки 
к абсолютной теоретической температуре продуктов
сгорания 
.
Под
теоретической температурой сгорания (адиабатной температурой) понимают
максимальную температуру при сжигании топлива с расчетным коэффициентом избытка
воздуха, которую могли бы иметь продукты сгорания, если бы в топке отсутствовал
теплообмен с экранными поверхностями нагрева.
Критерий
Больцмана представляет собой характеристическое число, контролирующее
соотношение между конвективным переносом теплоты и излучением абсолютно черного
тела при температуре рассматриваемого элемента.
Критерий
Больцмана определяют по формуле:
, (6.2)
где
- коэффициент сохранения теплоты; 
- расчетный расход топлива, кг/с; 
- площадь поверхности стен топки, м2; 
- среднее значение коэффициента тепловой
эффективности экранов; 
- средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1
кг топлива в интервале температур 
, кДж/(кг∙К);
5,67∙10-8 - коэффициент абсолютно черного тела, Вт/(м2∙К4); 
(1294,83°С) - абсолютная теоретическая температура
продуктов сгорания.
Средняя
суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг (1м3), кДж/(кг∙К) (кДж/(м3∙К)),
топлива определяется по формуле:
, (6.3)
где
- энтальпия продуктов сгорания 1 кг (1м3) топлива при
температуре 
, избытке воздуха на выходе из топки .
Адиабатическая
температура горения, определяется по полезному тепловыделению в топке при
избытке воздуха , равное 1567,83 К.
Полезное
тепловыделение в топке 
, кДж/кг (кДж/м3) определяется по формуле:
, (6.4)
где
- располагаемое тепло топлива, кДж/кг (кДж/м3); , 
, 
- потери тепла от химической и механической неполноты
сгорания топлива, с теплом шлака и охлаждающей и воды, %; 
- тепло, вносимое в топку паровым дутьем, кДж/кг; 
- тепло, вносимое в топку воздухом, кДж/кг (кДж/м3).
Коэффициент
тепловой эффективности экранов 
равен
произведению углового коэффициента экрана 
на
коэффициент 
, учитывающий тепловое сопротивление загрязнения или
закрытие изоляцией:
, (6.5)
Угловым
коэффициентом называется отношение количества энергии, посылаемой на облученную
поверхность, к энергии излучения всей полусферической излучающей поверхности.
Угловой коэффициент показывает, какая часть полусферического лучистого потока,
испускаемого одной поверхностью, падает на другую поверхность и зависит от
формы и взаимного расположения тел, находящихся в лучистом теплообмене.
Угловой
коэффициент экрана определяется по формуле:
, (6.6)
где
- относительный шаг труб настенного экрана.
Коэффициент
, учитывающий снижение тепловосприятия экрана при его
загрязнении или закрытии его поверхности изоляцией, принимается по таблице 6.1.
Таблица 6.1. Условный коэффициент загрязнения поверхности
|
№ п./п.
|
Пит экрана
|
Топливо
|
|
|
Настенные гладкотрубные и мембранные цельносварные экраны в
камерных топках
|
|
.1
|
Газообразное
|
0,65
|
|
12
|
Мазут
|
0,55
|
|
13
|
Пыль тверых топлив:
|
|
|
13.1.
|
антрацитовый штыб, тощий уголь;
|
0,45
|
|
13.2.
|
каменные и бурые угли средней шлакующей способности;
|
0,45
|
|
13.3.
|
каменные и бурые угли высокой шлакующей способности;
|
0,35-0,40
|
|
13.4.
|
фрезерный торф
|
0,45
|
|
13.5.
|
сланцы
|
0,25
|
|
Настенные гладкотрубные и плавнековые экраны в слоевых
топках
|
|
11
|
Все топлива
|
0,60
|
|
Ошипованные экраны, покрытые огнеупогной массой
|
|
31
|
Все топлива
|
0,20
|
|
Экраны, закрытые шамотным кирпичом
|
|
41
|
Все топлива
|
0,10
|
Эффективная
толщина излучающего слоя в топке 
, м,
определяется по формуле:
, (6.7)
где
и 
- объем
и поверхность стен топочной камеры, м3 и м2.
При
сжигании твердых топлив коэффициент поглощения топочной среды определяется по
формуле:
, (6.8)
где
- коэффициент поглощения лучей газовой фазой
продуктов сгорания определяемый по формуле:
, (6.9)
где
- суммарная объемная доля трехатомных газов в
продуктах сгорания; 
- давление в топочной камере котлоагрегата (для
агрегатов работающих без наддува, принимается = 0,1
МПа); 
- температура газов на выходе из топки, К (равна
принятой по предварительной оценке).
Коэффициент
поглощения лучей частицами золы определяется по формуле:
, (6.10)
где
- концентрация золы в продуктах сгорания, кг/кг; 
- коэффициент для топок с твердым шлакоудалением
принимается по табл. 6.2.
Таблица
6.2 Коэффициент 
для топок с твердым шлакоудалением
|
№ п./п.
|
Вид топлива
|
|
|
1.
|
АШ
|
1,00
|
|
2.
|
Каменный уголь и тощий уголь
|
0,80
|
|
3.
|
Бурый уголь
|
0,75
|
|
4.
|
Сланец
|
0,75
|
|
5.
|
Торф
|
0,60
|
Для
слоевых топок принимается 
.
Степенью
черноты топки называют отношение излучательной способности
действительной топки к излучательной способности абсолютно черного тела.
Степень черноты зависит от излучательной способности пламени факела (слоя
горящего топлива), конструкции тепловоспринимающих поверхностей нагрева и
степени их загрязнения.
Степень
черноты факела определяется по формуле:
для
твердого топлива:
, (6.11)
Степень
черноты топки определяется по формуле:
для
слоевых топок
, (6.12)
где
- площадь зеркала горения (м2), определяемая по
формуле:
, (6.13)
где
- удельная нагрузка зеркала горения, принимается по
таблице 4.2. в зависимости от конструкции топки, кВт/м2;
Параметр
, учитывает распределение температуры по высоте
топочной камеры и характеризует влияние максимума температуры пламени на эффект
суммарного теплообмена. Завит от вида топлива, способа его сжигания, типа
горелок, их расположения на стенах топки и функционально связан с относительным
уровнем расположения горелок по высоте топочной камеры. Под относительным
расположением горелок понимают отношение высоты расположения осей горелок
(отсчитываемой от пода топки или от середины холодной воронки) к общей высоте
топки.
Для
слоевых топок: 
.
Действительная
температура газов на выходе из топки 
, °С,
определяется по формуле:
. (6.18)
Полученная
температура на выходе из топки сравнивается с температурой, принятой ранее.
Расхождение между полученной температурой и ранее
принятой на выходе из топки составляет 0,0019%, значит расчет считается
оконченным т.к. 0,0019%<0,2%.
Заключение
В ходе проделанной курсовой работы я ознакомилась с методикой расчета сумарного теплообмена в топке. Произвела расчет суммарного теплообмена
для топки с пневмомеханическими забрасывателями и цепными решетками обратного
хода, которая в качестве топлива использует каменный уголь. В ходе расчета
определила объемы воздуха требуемые для сжигания топлива, энтальпии уходящих
газов, расход топлива в котле, оценила эффективность работы нашего котла,
определив его КПД, определила параметры основных процессов происходящих в
топке, например действительную температуру газов на выходе из топки и степень
черноты топки.
Выполненные мной расчеты можно считать достаточно точными, так как
действительная температура газов на выходе из топки отличается от принятой мной
в начале расчетов всего лишь на 0,0019%.
Список
использованной литературы
1. Равич М.Б. Топливо и эффективность его использования. Наука, 1971.
- 358 с.
2. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам
малой производительности / Под ред проф. К.Ф. Роддатиса. - М.: Энергоатомиздат,
1989. - 488 с.
. Тепловой расчет котлов (нормативный метод). Издание третье,
переработанное и дополненное. Под ред. С.И. Мочана и др. Спб.: - 1998, С. 257.
. Щеголев М.М. Топливо, топки и котельные установки. - М.: Изд-во
литературы по строительству и архитектуре, 1953. - 544 с.
. Эстеркин Р.С. Котельные установки. Курсовое и дипломное
проектирование: Учеб. пособ. для техникумов. - Л.: Энергоатомиздат, 1989. - 280
с.