Теплообмен в топке
В топке одновременно происходят горение топлива и сложный радиационный и конвективный теплообмен между заполняющей ее средой и поверхностями нагрева.
Источниками излучения при слоевом сжигании топлива являются поверхность раскаленного слоя топлива, пламя горения летучих веществ, выделившихся из топлива, и трехатомные продукты сгорания СО2, SО2
и Н2О. При факельном сжигании пыли твердого топлива и мазута источниками излучения являются центры пламени, образующиеся вблизи поверхности частиц топлива от горения летучих, распределенных в факеле, раскаленные частицы кокса и золы, а также трехатомные продукты сгорания. При горении жидкого топлива изучение частиц топлива незначительно. При сжигании газа источниками излучения являются объем его горящего факела и трехатомные продукты сгорания. Наиболее интенсивно излучает теплоту пламя горящих летучих веществ, выделяющихся при горении твердого и жидкого топлива.
Менее интенсивно излучение горящего кокса и раскаленных частиц золы, наиболее слабым оказывается излучение трехатомных газов. Двухатомные газы практически не излучают теплоту. По интенсивности излучения в видимой области спектра различают светящийся, пол светящийся и несветящийся факелы.
Применительно к идеальной системе с полусферическим излучением абсолютно черного тела и с равновесной температурой в вакууме общий удельный поток энергии выражается законом Стефана—Больцмана, который после интегрирования исходной зависимости имеет вид
где Е0 — общий удельный поток энергии, Вт/м2,
с0
— коэффициент излучения абсолютного черного тела;
Т — абсолютная температура, К.
Тепловосприятие
где Т1 , Тn — температуры излучающей и тепловоспринимающей поверхности, К.
Условия радиационного теплообмена в топке отличаются от идеальных условий, соответствующих передаче энергии излучения, а именно:
1. Среда в топке и ограждающие ее поверхности не являются абсолютно черными телами. Часть энергии топки поглощается непрозрачной топочной средой (частицы кокса и золы), а часть возвращается обратно.
В результате излучающая способность
где
с—коэффициент излучения серого тела, Вт/м2К.
2. В топке имеет место пространственное и несимметричное поле температур излучающей среды. Максимальна температура в ядре факела, а на выходе из топки она минимальна и ниже на 700÷800 °С максимальной. Разность температур по сечению вблизи экранов в центре топки составляет 200÷300 °С, а неравномерность температур на выходе из топки 50÷100 °С. В итоге процесс лучистого теплообмена существенно усложняется.
13.3 Расчет теплообмена в топке
Количество тепла переданное в топке определяется разностью между полезным тепловыделением и энтальпией газов на выходе из топки.
1. Полезное тепловыделение в топке
Величина QТ определяется из располагаемого тепла топлива за вычетом топочных потерь тепла внешнего подогрева воздуха QВН + тепло внешнего воздуха или циркулирующих газов
r – доля рециркуляции газов
Iг от – энтальпия рециркулирующих газов в топке их отбора
2.
Максимальная при условии отсутствия теплообмена с экранами топки.
ci – находят методом последних приближений
3.
4. Удельное тепловосприятие топки
где ? – коэффициент сохранения тепла газов, воспринимающих дольной поверхностью нагрева.
