6.2 Геометрические размеры топки

Размеры топки характеризуются величиной активного топочного объема, а при слоевом сжигании топлива также величиной активной площади зеркала горения.

Необходимая величина активного топочного объема определяется по формуле

где – видимое тепловое напряжение топочного объема, опреде­ляемое из таблиц [5], а активная площадь зеркала горения – по формуле:

где – тепловое напряжение зеркала горения, определяемое из таб­лиц [5].

Высота топочной камеры должна быть не менее 3 м и определя­ется из выражения:

Паспортные значения геометрических размеров топки типа ТЧЗМ–2,7/5,6, котла ДКВР 20–23–370 составляют: ширина – 2,94 м, глубина–4,1 м, высота–4,6 м. Объем топочной камеры составляет 56 м³, что больше требуемого объема. Выполняем проверку по тепловым напряжениям:

–расчетное тепловое напряжение топочного объема, кВт/ м³ :

– расчетное тепловое напряжение характерного сечения топки, кВт/ м² :

1260.

Поскольку расчетные значения тепловых напряжений не превышают допустимых значений, то принимаем паспортные значения геометрических размеров топочной камеры: a=2,94 м – ширина, b=4,1м – глубина, h=4,6м –высота топки.

6.3 Расчет теплообмена в топке

Полезное тепловыделение в топке или теоретическое теплосодержание продуктов сгорания определяют по формуле:

,

где – располагаемая теплота топлива , кДж/кг;

Q_гв – количество теплоты, вносимое горячим воздухом:

Q_хв – количество теплоты, вносимое холодным воздухом присосов:

Зная J_теор, по J-t диаграмме определяю теоретическую тем­пературу в топке t_теор= 1684,3°С.

Температуру газов на выходе из топки принимаю: =920 °С[2].

Зная , определяю поJ-t диаграмме энтальпию газов на вы­ходе из топки =11519,5 кДж/кг.

Определяем количество теплоты, передаваемое в топке от газов поверхностям нагрева радиацией:

,

где – потеря тепла от наружного охлаждения топки:

Q_л=22769,99– 11519,5 – 149,1 =11101,39 кДж/кг

Находим радиационную поверхность топки, воспринявшую коли­чество теплоты Q_л:

где Т_теор =1921,3 К – теоретическая температура горения в топке;

=1193 К – температура газов на выходе из топки;

σ₀=5,67·10^-8, Вт/(м²К⁴) – коэффициент излучения абсолютно черного тела[4];

М – конструктив­ный параметр; М= 0,45 – для слоевых топок[4];

ε_т=0,65 – степень черноты топки;(по заданию)

–коэффициент сохранения теп­лоты,

=1, считая, что тепло воспринимает чистая поверхность, а реальная поверхность бывает частично загрязненная, что необходимо учитывать при расстановке экранных труб).

7. Расчет экрана

Величина эффективной радиационной поверхности в топке H_p равна сумме величин радиационных поверхностей фронтового, заднего и боковых экранов.

Принимаю по паспорту для фронтового и боковых экранов трубы 512,5 обогреваемая длина труб заднего экрана – 2,8 м, фронтового экрана- 2,3 м.

Количество труб фронтового экрана, шт:

,

где а – ширина экрана, м;

d – диаметр труб экрана, м;

S – шаг труб экрана, м;

Площадь радиационной поверхности фронтового экрана, м²:

где n^Ф – число труб экрана, шт;

d – диаметр труб, м²;

l =2,3– освещенная длина труб фронтового экрана, м;

χ = 0,7 – коэффициент, учитывающий освещенность экранных труб[5];

ζ = 0,7 – коэффициент, учитывающий загрязненность экранных труб[5].

Количество труб заднего:

Площадь радиационной поверхности заднего экрана:

где l – освещенная длина труб заднего экрана, принимаю равной 2,8 м (экран наклонный, переходит в двухрядный фестон, считаю без фестона);

Площадь радиационной поверхности боковых экранов, м²:

Количество труб боковых экранов , шт:

Трубы бокового экрана, поднимаясь, изгибаются с радиусом 400 мм. и образуют потолочный экран. Длину труб боковых экранов принял 4,9 м., т.к. взял общую длину трубы бокового и потолочного экранов. Принимаем количество труб 152 шт. (на 2 стены по 76 шт).

Шаг труб боковых экранов, м:

Шаг установки труб боковых экранов принят меньше рекомендуемого шага равного 64 мм, для возможности установить требуемое количество экранных труб.

Фактическая площадь поверхности боковых экранов, м²:

Фактическая площадь радиационной поверхности, м²:

Превышение фактической площади поверхности над расчетной:

Действительное значение площади поверхности нагрева находится в пределах допустимого отклонения от расчетного значения.