5.2. Расчет теплообмена в топке.

Расчет основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчетная формула связывает безразмерную температуру газов на выходе из топки с критерием Больцмана , степенью черноты топкии параметром, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного положения максимума температур пламени, который определяется типом горелок и схемой их размещения.

При расчете теплообмена используем в качестве исходной формулу:

где – абсолютная температура газов на выходе из топки;

–температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании топлива;

–критерий Больцмана, определяемый по формуле:

Из этих формул выводятся расчетные формулы для определения температуры газов на выходе из топки или определения поверхности стен топочной камеры.

Определяем полезное тепловыделение в топке и соответствующую ей адиабатическую температуру горения:

Где количество тепла, вносимое в топку с воздухом , определяем по формуле:

где – присос воздуха в пылесистему;

–энтальпия теоретического объема горячего воздуха, поступающего в топку (определяем по таблице 5 при °С);

–энтальпия теоретического объема холодного воздуха (определяем по таблице 5 при °С).

Определяем тепловыделение в топке:

Полезное тепловыделение в топке соответствует энтальпии газов, которой они располагали бы при адиабатическом сгорании топлива, т.е., по значению которой из таблицы 5 находим адиабатическую температуру горенияпри.

Относительное положение максимума температур факела в топке определяют по формуле:

где – относительный уровень расположения горелок(от пода топки) к общей высоте топки(от пода топки до середины выходного окна из топки, т.е.);– поправка на отклонение максимума температур от уровня горелок.

Следовательно:

Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяем по формуле:

где A и B – опытные коэффициенты, значение которых принимаем при камерном сжигании каменного угля равным .

Степень черноты топки и критерий БольцманаBo зависят от искомой температуры газов на выходе из топки . Для камерных топок при сжигании каменного угля принимаем температурув диапазоне°С.

Принимаем °С.

Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания определяем по формуле:

где – энтальпия продуктов горения 1 кг топлива для температуры газов°С (по таблице 5 при)

Степень черноты топки определяем по формуле:

где – эффективная степень черноты факела.

При камерном сжигании твердых топлив основными излучающими компонентами пламени являются трехатомные газы () и взвешенные в них частицы золы, сажи и кокса. В этом случае степень черноты факела определяется по формуле:

Суммарный коэффициент ослабления лучей топочной средой:

где – коэффициент ослабления лучей топочной средой (определяем по номограмме);

–коэффициент ослабления лучей золовыми частицами (определяем по номограмме);

–массовая концентрация золы в дымовых газах (по таблице 4);

–коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами (при сжигании каменного угля в камерной топке);

–безразмерные величины, учитывающие влияние концентрации коксовых частиц в факеле, которые зависят от рода топлива и способа его сжигания, принимаем .

Следовательно:

Степень черноты факела:

Степень черноты топки:

Рассчитываем температуру газов на выходе из топки:

Т.к. полученная температура газов на выходе из топки отличается не более, чем на 100 °С от принятой ориентировочно, то полученную температуру°С принимаем за расчетную.

Определяем количество тепла, переданное излучением в топке:

где – энтальпия газов на выходе из топки (определяем по таблице 5 при°С и).

Определяем тепловые нагрузки топочной камеры. Удельное тепловое напряжение объема топки:

не превышает допустимого значения равного .

Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок:

где – сечение топки.

Следовательно:

Найденное удельное тепловое напряжение сечения топки не превышает максимально допустимого.