Котельные установки промышленных предприятий

       

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.


Содержание раздела