Расчёт процесса горения топлива факельным способом, страница 2

Iух=2900 кДж/м3 – энтальпия уходящих газов, определяемая по I-t диаграмме при  температуре уходящих газов tух=150°С и коэффициенте избытка воздуха на выходе αух=1,3

, кДж/м3

=39,8 кДж/м3 – энтальпия теоретического объёма холодного воздуха при t=30°С

 кДж/м3

q2%

q2=0,7% - потери тепла от наружного охлаждения котла определяется в зависимости от его производительности.

q6=0 – потери тепла с твёрдых топлив.

ηк=100-(6,32+0,7+0,5)=92,5%

Расход топлива, подаваемого в камеру сгорания, м3

В= 

Q – производительность котла;

Q [кДж/м3] – располагаемое тепло;

η [%] – коэффициент полезного действия котла.

В= м3

Определяем расход топлива за 1 час:

В=1,663×3600=5985 м3

Коэффициент сохранения тепла.

Разбивка потери тепла от наружного охлаждения по газоходу производится пропорционально количеству тепла, отдаваемого в газоходе. Доля этой потери учитывается в формулах коэффициентом сохранения тепла φ:

9.  Поверочный расчёт теплообмена в камере сгорания.

В результате поверочного расчета теплообмена в камере сгорания должна быть найдена температура газов t на выходе из топки.

Объём камеры сгорания, м3

V

В [кг/с] – расход топлива;

Q [кДж/м3] – теплота сгорания топлива;

 - удельное энерговыделение (табл. П3, стр. 38 «Методических указаний»).

V м3

Границами объёма камеры сгорания является плоскости, проходящие по осям первого ряда конвективного пучка, плоскость – проходящая через середину холодной воронки.

10.  Определение площади поверхности камеры сгорания.

ЧЕРТЁЖ

- определение площади бокового экрана, м2

F1=l1×b, где

l1 – высота бокового экрана;

b – ширина бокового экрана.

F1=7,574×4,18=31,62 м2

Fбэ=F1+F2, где

F2  - площадь второго бокового экрана, которая равна F1

Fбэ=31,65+31,65=63,3 м2

- определение площади фронтовых экранов, м2

F3=l2×а, где

l2 – высота фронтового экрана, м2;

а – ширина фронтового экрана.

F3=7,574×4,16=31,5 м2

Fфэ=F3+F4 – площадь двух фронтовых экранов, где

F4 – площадь второго фронтового экрана, которая равна F3

Fфэ=31,5+31,5=63 м2

- определение площади окна фестона,м2

Fоф=а×b

Fоф=4,16×4,18=17,38 м2

- определение площади воронки, м2

F5=(а×h), где

h – высота угла воронки

F5=(4,16×0,675)=1,404 м2

Fв=F5+F6 – площадь двух воронок, м2

F6 – площадь второй воронки, которая равна F5

Fв=1,404+1,404=2,808 м2

- площадь по длине воронки, м2

F7=l3×b, где

l3 – длина воронки

F7=1,0×4,18=7,9 м2

Fдв=F7+F8 – площадь двух длин воронок, м2

F8 – площадь длины второй воронки, которая равна F7

Fдв=7,9+7,9=15,8 м2

Суммарная площадь камеры сгорания, м2

∑F=Fбэ+Fфэ+Fоф+Fв+Fдв

∑F=63,3+63+17,38+2,808+15,8=162,29 м2

Объём камеры сгорания, м3

Vкс=F2×b

Vкс=31,65×4,18=132,297 м3

11.  Определение лучистой поверхности камеры сгорания.

Полная лучистая поверхность камеры сгорания определяется как сумма лучистых поверхностей переднего и заднего экранов боковых стен и окна фестона.

X=

Лучистая поверхность боковых экранов, м2

НFбэ×X, где

X=0,99 – лучистый коэффициент поверхности камеры сгорания.

Н63,3×0,99=62,67 м2

Лучистая поверхность фронтовых экранов, м2

НFфэ×X

Н63×0,99=62,37 м2

Лучистая поверхность окна фестона, м2

НFоф×X

Н17,37×1=17,37 м2

Лучистая поверхность воронки, м2

НFв×X

Н2,808×0,99=2,78 м2

Лучистая поверхность длины воронки, м2

НFдв×X

Н15,4×0,99=15,64 м2

Полная лучистая поверхность камеры сгорания, м2

∑НННННН

∑Н62,67+62,37+17,38+2,78+15,64=160,84 м2

12.  Степень экранирования.

13.  Используя известные значения лучистой поверхности, степени экранирования, объёма камеры сгорания, необходимо определить до какой температуры t охладятся продукты сгорания на выходе из топки, и какое количество тепла Qл воспримут излучением экранные трубы от раскалённых продуктов сгорания.

Зададим температуры газов на выходе из камеры сгорания: t=1200 °С

Эффективная толщина излучающего слоя в камере сгорания:

S=3,6Ошибка! Ошибка внедренного объекта.

Vкс – объём камеры сгорания, м3

F - суммарная площадь камеры сгорания, м2

S=3,6 м

Параметр М для однокамерных топочных устройств определяется в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени по высоте камеры сгорания Хкс.

При сжигании газа М=0,54÷0,2÷Хкс

Величина Хкс представляет собой относительное местоположение максимума температуры, т.е. отношение расстояния от воронки до осей горелок hг к общей высоте камеры сгорания Нкс.

Хкс=

Хкс=

М=0,54-0,2×0,35=0,47

Эффективная степень черноты факела аф определяется в зависимости от свойств пламени, образующего при сжигании соответствующего вида топлива.

аф=m×асв+(1-m)×аг, где

асв и аг – степень черноты, которой обладает факел при заполнении всей камеры соответственно только святящимся пламенем или только несветящимися трёхатомными газами.

m – коэффициент усреднения, зависящий от энерговыделения объёма камеры сгорания.

ДИАГРАММА

Энерговыделение в камере сгорания, кВт/м3

qV=

qV= кВт/м3

При 407<q кВт/м3 значение m определяются линейной интерполяцией или по построенной диаграмме.

m =0,15 кВт/м3

асв=1-е

аг=1-е, где

е=2,72 – основные натуральные логарифмы

Коэффициент ослабления лучей для трёхатомных газов.

Rг×rп=Ошибка! Ошибка внедренного объекта.

Т=273+t=273+1200=1473 К – температура газов на выходе из камеры сгорания.

Rс=0,03×(2-αкс, где

αкс – коэффициент избытка воздуха на выходе из камеры сгорания.

 - соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива.

, где

m и n – количество атомов углерода и водорода в соединении.

Rс=0,03×(2-1,15)×

асв=1-2,72

аг=1-2,72

аф=0,15×0,56+(1-0,15)×0,33=0,365

Степень черноты камеры топочных устройств:

ат=, где

ψср – среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов.

Если стенки камеры покрыты экранами с разными угловыми коэффициентами или имеет место покрытие экранов шамотом, а такие в случае неэкранированных участков стен.

, где

 - коэффициент загрязнения экранов(табл. П11, стр. 44 «Методических указаний»).

Экран имеет одно и тоже загрязнение, следовательно =0,65,  то

ат=

 - степень экранирования.

14.  Энтальпия газов I на выходе из камеры сгорания определяется по I-t диаграмме, по принятому значению температуры газов на выходе t и коэффициенту избытка воздуха в камере αкс.