Промышленность \ Котельные установки и парогенераторы

Конспект лекций по дисциплине "Котельные установки и парогенераторы". Часть 1 (Элементы теории горения. Объемы воздуха и дымовых газов. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания. Тепловой баланс парового котла), страница 8

Fст – полная поверхность стен топки

Fст = Fстэ + Fстобм,

при расчете топочных камер используют понятие лучевоспринимающей поверхности экрана Нл = χ ∙ Fстэ и степень экранирования топки χ = Нл/Fстэ;

М – параметр температурного поля топки – учитывает уровень расположения максимума температуры в топке (место расположения в топке Та), рассчитывается по ТРКНМ и зависит от количества ярусов горелок и вида топлива;

ат – коэффициент теплового излучения топочной камеры

                                                                       1

ат = 1 + [(1/аф) – 1] Ψэ     ,

где аф – коэффициент теплового излучения факела, зависит от вида топлива, наибольший – при сжигании мазута, в 2…4 раза меньше у пылеугольного топлива и природного газа, поэтому при сжигании мазута температура газа на выходе из топки меньше, чем при сжигании пыли или газа в тех же котлах.

Расчет теплообмена в топке основан на составлении и решении двух основных уравнений:

Qл = φ(Qт - Н"т) = φ(Vс)г(θа – θ"т)

и ВQл = С0атχFст(Тф4 – Тнз4) 10-11

ВQл = С0атχFстТф4 (1– Тнз4/Тф4) 10-11

т.к. 1– Тнз4/Тф4 = ξ   и   Ψэ = ξк, отсюда

ВQл = С0атΨэFстТф410-11

При тепловом расчете (задано Fст) определяем θ"т, при конструктивном расчете (задана θ"т) определяем Fст

                                                                      В1011

Fст = С0атΨэFстТф4

                                                                   Та

θ"т =                           - 273

                                                          1 + М(ат/В0)0,6

Доля теплоты, воспринимаемая экранами топки за счет излучения по отношению к полезному тепловыделению Qт называют коэффициентом прямой отдачи топки

μт = Qл/Qт = φ(1 - Н"т/Qт)

                                                            100 – q3 – q4 – q6

Н"т = θ"т∑υ"iтС"iт; Qт = Qрр          100 – q4       + (Qгв – Qв.внеш) + Qрц

Порядок расчета теплообмена в топках.

1. Исходной для расчета является формула

                                                      Т"т                     В00,6                  

Θ"т = Та  = Θ"т = Мат0,6 + В00,6

где  Т"т и Та – температуры на выходе из топки и адиабатическая;

ат – степень черноты топки, определяется по формулам или номограмме, приведенной в литературе.

2. Параметр М зависит от относительного положения максимальной температуры (Та) на выходе из топки χт

                  М = 0,54 - 0,2χт – мазут, газ

                  М = 0,59 - 0,5χт – высокореакционное топливо и при слоевом

                  М = 0,56 - 0,5χт – малореакционное зольное топливо

                  Но М ≤ 0,5 для камерных топок

χт – для камерных топок с горизонтальным расположением горелок, и расположением Та на уровне горелок, принимают равно относительному уровню расположения горелок

                                                          Нт

                                              hг

                                                                            hг

χт = χг = Нт

3. Критерий Больцмана В0 рассчитывается по формуле

                                                                  φВрVСср

Во = 4,9∙10-8ΨсрFстТа3

где  Fст – полная поверхность стен топки, м2;

φ – коэффициент сохранения теплоты%

VСср – средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1кг (м3) топлива;

Ψср – среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов

                                                           ∑ΨiFстi

Ψср =      Fст    ,      Ψ = χζ

где  χ – угловой коэффициент экрана;

ζ – коэффициент загрязнения.

Ψср определяется для тех случаев, когда стены топки покрыты экранами с разными угловыми коэффициентами или экраны закрывают часть поверхностей стен; при отсутствии экранов Ψ = 0.

10. Теплообмен в конвективных поверхностях нагрева.

Конвективные поверхности нагрева обычно выполняются в виде пучков труб (коридорных или шахматного расположения), омываемых продуктами горения. Иногда к конвективным поверхностям относят ширмовые поверхности. В этих поверхностях перенос теплоты от греющих газов к рабочей среде осуществляется преимущественно за счет конвекции, радиационная составляющая относительно невелика.

Расчет ширмовых и конвективных поверхностей нагрева производится с использованием уравнений теплового баланса и теплообмена.

Уравнения теплового баланса отражают равенство между теплотой, отданной дымовыми газами и воспринятой паром, водой или воздухом.

Уравнение теплообмена связывает количество передаваемой теплоты с площадью поверхности нагрева

ВрQ = Fпk∆t∙10-3, кВт

где  Вр – расчетный расход топлива, кг/с (м3/с);

Q – тепло, воспринятое рассчитываемой поверхностью нагрева, отнесенное к 1кг и 1м3 топлива, кДж/кг (кДж/м3);

Fп – расчетная поверхность, м2;

K – коэффициент теплопередачи расчетной поверхности, Вт/(м2К);

∆t – усредненный по всей теплообменной поверхности температурный напор, °С.

Расчет коэффициентов теплопередачи (и теплоотдачи) проработать самостоятельно.

Для примера рассмотрим элемент котла – пароперегреватель

                                                          ε'                                         ε"

                                                        Н'                                                           α2 – α1 = ∆α

                                                        α1                                                                                                                  Н0прс

                                                                                          α2;Н"

Рис.6. Элементы пароперегревателя в газоходе котла.

Газ, омывающий ПП, отдает ему теплоту

Qог = φ(Н' - Н" + ∆αНпрс)

где  φ – коэффициент сохранения тепла, учитывающий потери в атмосферу;

Н', Н" – энтальпии дымовых газов до и после ПП,

Скачать файл