3.4. Расчет топочных камер

При расчете топки по чертежам или конструктивным данным необходимо определить:

– объем топочной камеры,

– степень ее экранирования,

– площадь поверхности стен,

– площадь радиационных поверхностей нагрева,

– конструктивные характеристики труб экранов.

Последовательность поверочного расчета топки:

Предварительно задаются температурой продуктов сгорания на выходе из топочной камеры. Для промышленных паровых котлов рекомендуется принимать эту температуру, при сжигании газа – 950…1150 °С.
Для принятой температуры энтальпия сгорания на выходе из топки определяется по диаграмме I - .
Вычисляются коэффициенты и параметры топочной камеры:

• коэффициенты загрязнения и тепловой эффективности экранов;

• эффективная толщина излучающего слоя;

• суммарная поглощательная способность трехатомных газов и водяных паров;

• коэффициент ослабления лучей;

• степень черноты светящейся и несветящейся части факела;

• видимое теплонапряжение топочного объема;

• эффективная степень черноты факела;

• степень черноты топки;

• полезное тепловыделение в топке;

• теоретическая температура горения;

• средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания.

4) Вычисляется действительная температура газов на выходе из топки.

5) Полученная температура сравнивается с принятой ранее. Расхождение не должно превышать более ± 50°С.

Расчет сводится в таблицу 6.

Тепловой расчет топки.

Таблица 6.

Наименование параметра и размерность	Обозначение	Расчетная формула, способ определения	Расчет
1	2	3	4
1. Объем топочной камеры, м³	V_T	По конструктивным данным, табл. П1	17,4
2. Лучевоспринимающая (радиационная) поверхность нагрева, м²	Н_Л	То же	39
3. Поверхность стен, м²	F_СТ	То же, или	41,5
4. Коэффициент загрязнения экранов	ξ	Для газа – 0,65	0,65
5. Коэффициент тепловой эффективности экранов	ψ_ср
6. Эффективная толщина излучающего слоя, м	S
7. Абсолютное давление газов в топке, 10⁵∙Па	p	Принимается р=1	1
8. Температура топочных газов на выходе из топки, ^оС		Табл. 8.17, 8.20 [12], П1, П2	1114
9. Энтальпия газов на выходе из топки, кДж/кг, кДж/м³	I"_Т	По диаграмме, согласно	19000
10. Объемная доля водяных паров	r_Н2О	Табл. 8.2 для топки	0,19132
11. Объемная доля трехатомных газов и водяных паров	r_n	То же	0,28255
12. Суммарная поглоща-тельная способность трехатомных газов и водяных паров, м∙Па∙10⁵	p_nS	p∙r_n∙S	1∙0,28255∙1,5094=0,4265
13. Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, 1/(м∙Па∙10⁵)	К_Г	Рис. П3	0,8
14. Коэффициент ослабления лучей для несветящейся части пламени, 1/(м∙Па∙10⁵)	К_НС	К_Г∙r_n
15. Сила поглощения потока	КpS	К_Г∙r_n∙p∙S=K_HC∙p∙S
16. Степень черноты топочной среды для несветящихся газов	a_НС	Рис. П4	0,29
17. Соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива		Для газа
18. Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, 1/(м∙Па∙10⁵)	К_с
19. Коэффициент ослабления лучей для несветящегося пламени, 1/(м∙Па∙10⁵)	К_св	К_Г∙r_n+K_C=K_HC+K_C
20. Сила поглощения потока для светящегося пламени	KpS	(К_Г∙r_n+K_C)p∙S=K_св∙p∙S
21. Степень черноты топочной среды для светящегося пламени	a_св		0,4253
22. Видимое тепловое напряжение топочного объема, кВт/м³	q_V
23. Коэффициент заполнения пламенем топочного объема	m	Табл.П6	0,1
24. Эффективная степень черноты факела	а_Ф	ma_св+(1-m)a_нс
25. Степень черноты топки	a_T
1	2	3		4
26. Теплота, вносимая в топку с воздухом, кДж/кг, кДж/м³	Q_B	Q_В=39,8α_Т∙V^о
27. Полезное тепловыде-ление в топке, кДж/кг, кДж/м³	Q_T
28. Теоретическая (адиа-батическая) температура горения, ^оС		По диаграмме, согласно значению Q_Т		1940
29. Средняя суммарная теплоемкость топочных газов, кДж/кг∙К, кДж/м³∙К	c_p
30. Параметр топки М	М	Табл. П1		0,52
31. Тепловыделение в топке на 1 м² стен, Вт/м²
32. Температура газов на выходе из топки действительная, ^оС		Рис. П5		1045,9892
33. Энтальпия газов на выходе из топки действи-тельная, кДж/кг, кДж/м³	I"_т.д	По диаграмме, согласно		18000
34. Теплота, передаваемая излучением в топке, кДж/кг, кДж/м³	Q_Л	φ(Q_Т - I"_т.д)		0,983∙ (360588,2229-18000) = 17751,2331