Расчет теплообмена в топке

Для топки проводят поверочный тепловой расчет. Цель расчета – определение величины тепловосприятия  (температуры дымовых газов на входе из топки ) при заданной величине радиационной поверхности нагрева .

Перед расчетом процесса теплообмена проверяют соответствие тепловыделения в топке ее размерам. Для этого сравнивают величины фактических и допустимых тепловых напряжений:

(27)

Величину объема топочного пространства  берем из прототипа котла Vт=1,93

Допустимая величина теплонапряженности топочного устройства также берётся из прототипа

Условие - не выполняется

Если фактические тепловые напряжения превышают допустимые, то это означает, что размеры топки недостаточны для сжигания данного количества топлива. В этом случае по величинам допускаемых тепловых напряжений определяют объем топочного пространства: [7]

(28)

Для вычисления  формулу можно переписать в виде:

Та – абсолютная температура горения (теоретическая)

Во - величина критерия Больцмана

 - степень черноты топки

 - температура дымовых газов на входе из топки

Поскольку величины критерия Больцмана  и степени черноты топки  зависят от температуры дымовых газов на выходе из топки , расчет проводят методом последовательных приближений.

В общем случае для первого приближения можно принять  = 1473 К

Степень черноты камерной топки вычисляют по формуле:

(30)

- коэффициент снижения тепловосприятия зависящий от рода топлива

Для мазута = 0,55

 - степень экранирования топки

Нл – площадь радиационной поверхности нагрева. Берётся из прототипа котла. [1]       Нл = 6,52

Fст – суммарная поверхность стен топки

(32)

 - эффективная степень черноты факела

                                                (33)

Степень черноты светящегося пламени (факела) вычисляется по формуле:

(34)

Эффективную толщину излучающего слоя пламени вычисляют по формуле:

(35)

Для топок котлов, работающих без наддува, .

Коэффициент ослабления лучей для трехатомных газов вычисляется по формуле:

(36)

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами вычисляют по формуле:

(37)

Степень черноты не светящегося пламени (факела) вычисляется по формуле:

(39)

Коэффициент усреднения  выбирается в зависимости от величины теплового напряжения топочного объема и рода топлива: [5]

 при       - жидкое топливо.

Критерий Больцмана вычисляют по формуле:

(40)

Коэффициент сохранения теплоты:

  (41)

0,988

Теплосодержание дымовых газов , соответствующее абсолютной теоретической температуре горения , вычисляют по формуле:

 (42)

По величине   по диаграмме  дымовых газов определяют величину абсолютной теоретической температуры горения . Зависимость представлена на Рисунке 2.

 = 2009,7 К

По диаграмме  дымовых газов определяют также и величину теплосодержания дымовых газов на выходе из топки  по температуре . 

 = 29693,3 кДж/кг

Величина коэффициента М зависит от топочного устройства. Для топки судовых котлов на мазутном отоплении М = 0,64 [5]

Величину средней суммарной теплоемкости продуктов сгорания вычисляют по формуле:

(43)

По уравнению баланса для дымовых газов можно вычислить величину тепловосприятия в топке:

(44)