Расчёт процесса горения топлива факельным способом, страница 2

I_ух=2900 кДж/м³ – энтальпия уходящих газов, определяемая по I-t диаграмме при  температуре уходящих газов t_ух=150°С и коэффициенте избытка воздуха на выходе α_ух=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.

η_к=100-(6,32+0,7+0,5)=92,5%

Расход топлива, подаваемого в камеру сгорания, м³/с

В= 

Q – производительность котла;

Q [кДж/м³] – располагаемое тепло;

η [%] – коэффициент полезного действия котла.

В= м³/с

Определяем расход топлива за 1 час:

В=1,663×3600=5985 м³/ч

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

F_бэ=F₁+F₂, где

F₂  - площадь второго бокового экрана, которая равна F₁

F_бэ=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

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

F₄ – площадь второго фронтового экрана, которая равна F₃

F_фэ=31,5+31,5=63 м²

- определение площади окна фестона,м²

F_оф=а×b

F_оф=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

F_в=F₅+F₆ – площадь двух воронок, м²

F₆ – площадь второй воронки, которая равна F₅

F_в=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

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

F₈ – площадь длины второй воронки, которая равна F₇

F_дв=7,9+7,9=15,8 м²

Суммарная площадь камеры сгорания, м²

∑F=F_бэ+F_фэ+F_оф+F_в+F_дв

∑F=63,3+63+17,38+2,808+15,8=162,29 м²

Объём камеры сгорания, м³

V_кс=F₂×b

V_кс=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

НF_бэ×X, где

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

Н63,3×0,99=62,67 м²

Лучистая поверхность фронтовых экранов, м²

НF_фэ×X

Н63×0,99=62,37 м²

Лучистая поверхность окна фестона, м²

НF_оф×X

Н17,37×1=17,37 м²

Лучистая поверхность воронки, м²

НF_в×X

Н2,808×0,99=2,78 м²

Лучистая поверхность длины воронки, м²

НF_дв×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 Q_л 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.

V_кс – 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 Х_кс.

При сжигании газа М=0,54÷0,2÷Х_кс

Величина Х_кс представляет собой относительное местоположение максимума температуры, т.е. отношение расстояния от воронки до осей горелок h_г к общей высоте камеры сгорания Н_кс.

Х_кс=

Х_кс=

М=0,54-0,2×0,35=0,47

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

а_ф=m×а_св+(1-m)×а_г, где

а_св и а_г – 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

q_V=

q_V= кВт/м³

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

m =0,15 кВт/м³

а_св=1-е

а_г=1-е, где

е=2,72 – основные натуральные логарифмы

Коэффициент ослабления лучей для трёхатомных газов.

R_г×r_п=Ошибка! Ошибка внедренного объекта.

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

R_с=0,03×(2-α_кс)×, где

α_кс – 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.

R_с=0,03×(2-1,15)×

а_св=1-2,72

а_г=1-2,72

а_ф=0,15×0,56+(1-0,15)×0,33=0,365

Степень черноты камеры топочных устройств:

а_т=, где

ψ_ср – 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

а_т=

 - 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 α_кс.