ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 85
Скачиваний: 0
Определение лучевоспринимающей поверхности нагрева. Лучевос-
принимающая поверхность нагрева образуется первыми рядами труб конвективного пучка и экранов, размещенных в топке парогенератора.
Величину лучевоспринимающей поверхности нагрева определяют согласно данным эскизного чертежа парогенератора по расчетной формуле
|
|
|
= |
+ 2 |
Н л . э> |
|
|
|
(66) |
где |
Нл |
- ЬКІ! |
— лучевоспринимающая |
поверхность |
нагрева |
||||
|
|
|
труб конвективного пучка, м2; |
|
труб |
||||
|
|
LK— расстояние |
между |
осями |
крайних |
||||
|
|
Іі |
пучка, |
м; |
|
|
|
|
|
|
|
— освещенная |
длина |
испарительных |
труб |
||||
|
|
|
пучка, |
м; |
|
|
|
|
|
|
2 Я л.э = |
2 /^ . эх — суммарная |
лучевоспринимающая |
поверх |
|||||
|
|
|
ность |
нагрева всех |
экранов, |
размещенных |
|||
в топке, м2;
Тст. э — площадь стен, занятых экранными трубами,
м2;
X — угловой коэффициент экранных труб. Площадь стен, занятая экраном (Д т. э), определяется как произ
ведение расстояния между осями крайних труб данного экрана на со ответствующую освещенную длину экранных труб.
Угловой коэффициент находят в зависимости от конструктивных характеристик экрана по расчетным графикам. При сплошном экра
нировании)— = 1 ) и для труб конвективного пучка коэффициент х
\ d J
принимают равным единице.
Экраны судовых однопроточных водотрубных парогенераторов обычно выполняют из труб диаметром 51 X 3,5 или 44,5 X 3 мм; для парогенераторов высокого давления диаметр труб уменьшают до 32 ХЗ
и29 X 2,5 мм с целью обеспечения надежности циркуляции воды в нем
идостаточной прочности коллекторов.
Определение теоретической температуры в топке. |
В § 30 опреде |
|||
лено полное тепловыделение в топке при сжигании 1 |
кг жидкого топ |
|||
лива: |
|
р 100 — q3 |
|
|
QB |
‘'т е о р = QHp |
Qr |
|
|
|
|
100 |
|
|
■ f Q b + |
<2ф — ^reop ( 2 ^ с )теор > |
( 6 7 ) |
||
где (21/с)те0р — суммарная |
теплоемкость |
продуктов |
сгорания 1 кг |
|
топлива при tJe0р °С, Дж/(кг-°С). |
|
|
||
Теоретической температурой горения называется та температура,
до которой нагрелись бы газообразные продукты сгорания, если бы все тепло, вносимое в топку и выделившееся при сгорании, было це ликом воспринято ими. Теоретическая температура /теор определяется по полезному тепловыделению в топке QBT, равному энтальпии про дуктов сгорания ітеор при температуре tKop и избытке воздуха на выходе из топки аТ.
108
Из формулы (67)
|
|
*теор |
|
или |
ТеОР = ( 2 1 / с ) т е 0 р |
||
100— 93 |
|
||
Qp |
+ QT+ QB+ Qф |
||
“тсор |
100 |
(68) |
|
( 2 |
|||
|
V с)Теор |
||
Из формулы (68) следует, что теоретическая температура горения зависит от теплоты сгорания топлива, коэффициента избытка воздуха, а также от температуры и влажности воздуха, поступающего в топку. В результате теплообмена в топке в любой ее части температура газов меньше теоретической температуры горения. Наименьшее значение температуры газов в топочном объеме получается на выходе из топки /З.т. Поэтому тепловой расчет топки опирается на эти две температуры газов.
§ 32. Методы расчета теплообмена в топке
На основании ряда теоретических и экспериментальных работ соз дано несколько методов расчета теплообмена в топке, позволяющих определить температуру газов на выходе из топки. По известной тем пературе газов за топкой t3т можно определить количество воспри нятого в топке тепла как разницу между количеством пришедшего в топку тепла и суммарной энтальпией газов при температуре газов на выходе из топки. Наиболее приемлемыми методами расчета, широко применяемыми в современной парогенераторной практике, являются нормативный метод, разработанный ВТИ и ЦКТИ.
Расчет по нормативному методу основывается на применении тео рии подобия к топочным процессам. Расчетные формулы связывают переданное в топке количество тепла Qn и безразмерную температуру на выходе из топки Ѳ3.т с основными критериями подобия топочного процесса: критерием Больцмана (Во), силой поглощения (k S), геомет рическими безразмерными характеристиками (ф) и (р) и химическим критерием (П).
Для расчета теплообмена используют два уравнения. Исходной для расчета является формула, определяющая безразмерную темпера туру на выходе из топки:
_ |
і3. т+ |
273 _ |
В о 0,6 |
(69) |
Q: |
tTe0p + |
273 “ 0 , 445а?'6 + |
||
Т ~ |
Во0'6 |
|||
Критерий Больцмана подсчитывается по формуле |
||||
Во = |
|
фВр (2Fc)Cp |
(70) |
|
|
|
|
||
где |
5 , 6 8 - 1 0 - Ч Д л ( K e e p + 273)3 ’ |
|||
|
|
|
|
|
|
Ф = |
|
(71) |
|
(2Кс)ср = *теор |
т |
(72) |
||
|
|
^теор — |
^з. т |
|
109
5,68-10 8 — коэффициент излучения абсолютно черного тела,
Вт/(м2-°К4);
£— условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающих поверхностей (при мазутном отоплении при
нимается равным 0,9); Ил — лучевоспринимающая поверхность нагрева, м2.
Рис. 62. График для определения степени чер ноты топки
Степень черноты камерных топок
ат = |
0 ,8 2 а * |
(73) |
------ , |
||
а ф + |
( 1 — а ф) |
|
где 0,82 — принятая величина поглощательной способности лучевоепринимающей поверхности нагрева
ф = |
(74) |
|
F с т |
Величину атдля камерных топок можно определить по графику, приведенному на рис. 62, в зависимости от аф и г|)£.
Эффективная степень черноты факела аф зависит от степени чер ноты топочной среды а, степени заполнения топки светящимся пламе нем и характера температурного поля топки:
а* = ßa. |
(75) |
Для светящегося пламени мазута ß = 0,75.
U 0
Степень черноты топочной среды принимается равной единице для
светящегося пламени при толщине излучающего слоя s < |
2,5 м, а для |
|
остальных случаев |
„ |
(76) |
* |
а = 1—е~10кр , |
|
где е = 2,72 — основание натуральных логарифмов;
р— давление в топке (для топок, работающих без наддува,
рпринимается равным 0,1 МН/м2).
Для светящегося пламени величина k равна коэффициенту ослаб ления лучей сажистыми частицами и рассчитывается по формуле
= 1 6*3-т+ 27-3—о,5, |
(77) |
1000 |
|
Эффективная толщина излучающего слоя пламени для любых то пок определяется на основе предварительного эскиза парогенератора
по формуле |
|
ѵ |
(78) |
|
|
s = 3,6 — . |
|
|
|
F ст |
|
При тепловом расчете |
топок, работающих на |
жидком топливе |
|
с избытками |
воздуха, существенно отличающимися |
от нормальных |
|
(ат<1,10 или |
осх )> 1,35), |
безразмерная температура на выходе из |
|
топки |
|
nfi |
|
|
Ѳ. |
(П Во)0'6 |
(690 |
|
0,445а?'6 + (П Во)'0,6 |
||
|
|
||
где П — химический критерий, учитывающий влияние атна темпера
турное поле топки: |
2 |
° ? + 2 К - > )
Если необходимо произвести тепловой расчет топок, работающих на жидком топливе при пониженных нагрузках (что достигается от ключением части форсунок), то следует учесть ухудшение заполнения
топочного объема пламенем. В этом случае при ------ |
<<0,93ІО6 Вт/м2 |
в формулу (69) вместо коэффициента 0,445 вводят переменный коэффи циент А, определяемый по формуле:
А ; |
1 |
(79) |
|
||
|
0 ,7 2 + 2 , 3 2 - 1 0 - ° |
|
В практических расчетах топки, если задана величина лучевоспринимающей поверхности нагрева, температуру газов на выходе из топки определяют на основании исходного уравнения (69) и крите рия Больцмана из формулы (70) по выражению
теор ' |
■273 |
-273 °С |
(80) |
|
,4 7 - 1 0 —Ч / / Ла т 0теор + 273)3 10,6 |
||||
|
|
|||
+ 1
фВр (Бс)ср
111
или на основании уравнений (69') |
и (70): |
|
|
*теор + |
2 7 3 |
-273°С. |
(80') |
|
0,6 |
||
1 ,4 7 - 1 0 ~ % Я л а т (0-еор 4~ 2 7 3 ) |
+ 1 |
|
|
ф5рП (Ѵс)ср |
|
||
|
|
||
Для сокращения расчетов по определению температуры газов за топкой t3T можно пользоваться расчетной номограммой, приведенной
на рис. 63. |
|
|
|
Вторым уравнением, определяющим |
тепловой поток, |
переданный |
|
в топке, является уравнение теплового |
баланса: |
|
|
Qu = |
( Q b . т — і 3. т) Ф> |
( 81) |
|
где t3.T— энтальпия газов, соответствующая температуре |
ізл, Дж/кг. |
||
В зависимости от способа определения температуры газов на вы ходе из топки t3т тепловой расчет может быть также выполнен двумя способами: 1) по формуле (80) или (80'); 2) по расчетной номограмме, приведенной на рис. 63. Первый способ можно применять для общего случая, так как он охватывает все возможные нагрузки парогенера тора в процессе эксплуатации. Второй способ более приемлем для рас чета парогенераторов на номинальной нагрузке.
При расчете топки с определением /зт по номограмме вычисляют по формуле (65) полезное тепловыделение в топке QBT ; = /теор. Из диаграммы і— t определяют теоретическую температуру горения /теор. По уравнению (63) находят расчетный расход топлива Вр. По формуле (66) рассчитывают лучевоспринимающую поверхность нагрева Нл. Выбрав условный коэффициент загрязнения £, определяют тепловое напряжение лучевоспринимающей поверхности нагрева:
B p Q в. т
Согласно указаниям, данным в § 31, выбирают в первом приближе
нии величину t3.т и по формуле (77) вычисляют коэффициент ослабле ния лучей топочной средой k. По формуле (78) рассчитывают эффектив ную толщину излучающего слоя s. Значение коэффициента ß выби рают согласно указаниям к формуле (75), а затем последовательно рассчитывают степень черноты топочной среды а по формуле (76) и эффективную степень черноты факела аф по формуле (75). По формуле (74) определяют степень экранирования ф, степень черноты топки аг находят по формуле (73) или по номограмме, приведенной на рис. 62, по значениям аф и ф£.
По вычисленным значениям ат, qn и ^теор находят из номограммы температуру газов на выходе из топки t3T, а затем по диаграмме і— t определяют энтальпию газов t3.T. Температура газов на выходе из топки 4.т> вычисленная по уравнению (80) или (80') либо найденная по номограмме, не должна отличаться от предварительно принятой
температуры t3,т более чем на + 100° С. В противном случае необхо димо произвести перерасчет топки. Расчетное количество тепла, пе реданного в топке, определяют по формуле (81).
112