Количество теплоты Q6, кДж/кг, которое отдают продукты сгорания при их охлаждении в поверхности нагрева от температуры на входе до температуры на выходе 0", определяется балансовым уравнением
£б={#’-#")ср-<2доп, (8.9)
|
|
Где Н’, Н"—энтальпия продуктов сгорания при температурах и 0", кДж/кг; Qaon — тепловосприятие по балансу дополнительных поверхностей, кДж/кг. 202
Количество теплоты Єл. ш> кДж/кг, воспринимаемое поверхностью (ширмой, фестоном) в результате прямого излучения из топочного объема, определяется как разность поступающей тепловой энергии через входное сечение <2Л ВХ и переизлученной на другие поверхности через выходное сечение Сл. вых:
Єл. ш = Єл.,х-Єл. вМ. (8.10)
При этом
Бл. вх^л. ш^л. вх/Яр; (8.11а)
Єл. вьІх-Єл. вх(1-є)фш/Р + 5,67-10-11є^лвюГ^Дп/,Вр, (8.116)
ГДе Чп. т—интенсивность теплового потока в районе выходного окна топки, кВт/м2; принимается из позонного расчета топки, либо при его отсутствии определяется по формуле
9л. ш = РЛв^рЄл/^ст; (8.12)
Р—коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между топкой и ширмами (рис. П2 приложения); rjB—-коэффициент неравномерности тепловосприятия топки по высоте в районе выходного окна, принимается по ПЗ; Qa; FCT—лучистое тепловосприятие, кДж/кг, поверхности стен топки, м2; є— коэффициент излучения продуктов сгорания при средней температуре газов, определяется по зависимости (4.11); —поправочный коэффициент, зависящий от вида топлива, Принимается равным: 0,5 при сжигании угля и мазута, 0,7 при сжигании природного газа и 0,2 при сжигании сланцев.
Если фестон (котельный пучок) имеет число рядов в глубину 22 ^ 5, то теплота излучения из топки полностью воспринимается этой поверхностью. При меньшем числе рядов радиационная теплота фестона (котельного пучка) определяется по формуле
Сл. ф = <7„.ф^л. ф (8.13а)
Где —лучевосприннмающая поверхность фестона (котельного пучка), м2, определяется по (8.8); —интенсивность теплового потока в районе фестона, кВт/м2; определяется из позонного расчета топки либо по (8.12).
Если фестон установлен за ширмами,
Єл. ф = Єл. вих*ф. (8.136)
Рабочая среда в трубах воспринимает полное количество теплоты (радиационное и конвективное). Приращение энтальпии среды составляет
Ah=(Q6 + Qn)Bp/D, (8.14)
Где D—расход среды через поверхность, кг/с.
Пример 8.4. Определить тепловосприятие ширм пароперегревателя и приращение энтальпии пара. При выполнении расчетов принять: температуры газов 0’= 1060° С; 9" = 950° С; энтальпии Н’ = 11 983 кДж/кг; //"=10 605 кДж/кг; рабочая среда Ґ = 417° С; />’ = 14,96 МПа; />" = 14,67 МПа — Л’ = 3047 кДж/кг; ср = 0,996; /> = 136,81 кг/с; <?л. ш = 69,7 кВт/м*; = 52 м2; /vBMX = 45 м2. Топливо—каменный уголь; /?р = 9,76 кг/с; эффективная толщина излучающего слоя 5 = 0,84 м; давление в газоходе 0,1 МПа; гно = 0,091; гп = 0,231; р, л = 0,023; срш=0,14. Тип мельниц—сред — неходовые. Дополнительное тепловосприятие других поверхностей в зоне расположения ширм QaoП = 91 кДж/кг.
Решение. 1. Определяем по (8.9) балансовое тепловосприятие ширмового пароперегревателя:
G6=(ll 983-10 605)0,996-91 = 1281,5 кДж/кг.
2. Средняя температура продуктов сгорания:
9ср=(1060+950) 0,5 = 10Q50 С;
Тср = 1005 + 273 = 1278 К.
3. Определяем коэффициент излучения газового объема между секциями ширмового пароперегревателя (по данным — § 4.1):
Произведение />ns = 0,l-0,231-0,84 = 0,0194 м-МПа;
Коэффициенты ослабления лучей кт = 10,56 1/(м-МПа);
Кзл = 74,76 1/(м — МПа);
Оптическая толщина запыленного потока
£/>£ = ( 10,56 -0,231 +74,76 -0,0227) 0,1 -0,84 = 0,347;
Коэффициент излучения
8=1 —Е-0’347 = 0,293.
4. Определяем по (8.11а) теплоту, поступающую через плоскость входного сечения ширм:
Вл. вх = 69,7 • 52,0/9,76 = 371,4 кДж/кг.
5. То же— в выходном сечении ширм:
371,4(1-0,293) 0,14
!ьл. ПЫХ Q gj Т
. W10—0.293 -45,0-1278- 0,5 = 140>8 ^^
9,76
Здесь поправочный коэффициент (3 = 0,97 (при 9=1060° С— по рис. П2 приложения), 204
6. Радиационное тепловосприятие ширм из топки по (8.10)
Сл. ш = 371,4-140,8 = 230,6 кДж/кг.
7. Приращение энтальпии пара в ширме
9 76
Д/гш=(1281,5 + 230,6)-^—= 107,9 кДж/кг.
136,о1
Энтальпия и температура пара на выходе из ширмы
= 3043,9 +107,9 = 3151,8 кДж/кг; С = 446° С.
Пример 8.5. Как изменится коэффициент излучения в шир — мовом пароперегревателе, угловой коэффициент и радиационное тепловосприятие из топки при изменении поперечного шага между секциями пароперегревателя с 5і = 600 до st = 1200 мм? При выполнении расчетов принять: Э’ = 1212° С; &" = 1080° С; давление в газоходе р= 0,1 МПа; rHjO = 0,1188; Гп=0,2566; высоту секции ширм = 9000 мм; глубину секций С = 2800 мм.
Решение. 1. Исходный вариант с 5Х=600 мм. Средняя температура продуктов сгорания
Зср = ( 1212+1080)-0,5 =1146° С или Гср = 1146 + 273 = 1419 К.
Произведениерп5 = 0,1 -0,257-0,843 = 0,0216 (м-МПа), где эффективная толщина излучающего слоя
S=~———————————- у—-=0,843 м.
Коэффициент ослабления лучей кг = 9,438 1/(м-МПа) и оптическая толщина газового потока
Kps = Krpras = 9,438 -0,1 -0,2566-0,843 = 0,204.
Коэффициент излучения
Е= 1 —е~°’2О4 = 0,185.
2. Вариант с 51 = 1200 мм. Эффективная толщина излучающего слоя
T *;8 t =1,383 м.
Произведение = 0,1-0,257 ■ 1,383 = 0,0355 м — МПа. Коэффициент ослабления лучей и оптическая толщина излучающего слоя кг = 7,26 1/(м — МПа);
Kps=7,26 • 0,1 • 0,2566 • 1,383 = 0,258.
Е= 1-е-0’258 = 0,227.
Пример 8.6. Определить тепловосприятие двухрядного фестона, расположенного на выходе из топочной камеры № являющегося отводящей системой заднего экрана топки.
При выполнении расчетов принять: отводящие трубы 0 133 мм, толщиной стенки 6 мм, с коридорным расположением, поперечным шагом. V! = 750 мм, продольным шагом S2 = 150 мм, размеры газохода а=-9200 мм и 5000 мм; топливо—бурый уголь; Вр= 10,09 кг/с; £’=1012° С; 9"= 1003° С; &,.ф=96,3 кВт/м2, энтальпию продуктов сгорания на входе Я’= 6785,9 кДж/кг и на выходе Я" = 6701,8 кДж/кг.
Решение. 1. Определяем лучистую поверхность фестона. Угловой коэффициент фестона (рис. П1 приложения) при 5,7*/= 750/60= 12,5; хф=0,2+(1 — 0,2)х х 0,2 = 0,36; Iv ф=9,2 • 5,0 • 0,36 = 16,56 м2.
2. Тепловосприятие фестона излучением из топки
Сл. ф= 96,3 ■ 16,56/10,09= 158,05 кДж/кг.
3. Тепловосприятие труб фестона (за счет теплообмена с газами)
06 = (6785,9- 6701,8) 0,9935 = 83,6 кДж/кг.
4. Полное тепловосприятие труб фестона
Сф=Єл. ф+(2б= 158,05 + 83,6=241,65 кДж/кг.
Как видно, в двухрядном фестоне количество теплоты, получаемой радиацией из топки, может превышать теплоту, полученную от продуктов сгорания конвекцией и межтрубным излучением.
ЗАДАЧИ
Задача 8.5. Как изменится количество лучистой теплоты из топки, воспринятой радиационно-конвективным пароперегревателем при увеличении высоты ширм с 7,0 до 9,0 м? При решении задачи принять: поперечный шаг между секциями 5! = 600 мм; глубину секций 2,8 м; поверхность входного окна пароперегревателя 174,0 м2 (высота 7,0 м) и 225,3 м2 (высота 9,0 м); поверхности выходного окна 88,8 м2 (высота 7,0 м) и 114,2 мм2 (высота 9,0 м); топливо —мазут; Вр= 19,278 кг/с; гНг0 = 0,119; гп = 0,257; интенсивность теплового потока цп ш= 19,5 кВт/м2; среднюю температуру газов в пароперегревателе 1160° С; коэффициент взаимного теплообмена (топка — ширма) Р=0,76.
Задача 8.6. Как изменится количество лучистой теплоты из топки в единицу времени, если вместо мазута будет сжигаться твердое топливо? Произвести сопоставление при одинаковых геометрических размерах радиационно-конвективного перегревателя: высота секций 9000 мм; глубина 2800 мм; шаг между ними 600 мм; поверхность входного окна 225,3 м2; выходного окна 114,2 м2; данные 206 По мазуту принять по задаче 8.5; твердое топливо Вр=63,7 кг/с; гНгО=0,168; гп—0,305; |х, л=0,017; мельницы—среднеходные; ш—19,5 кВт/м2. Температуры газов в обоих случаях принять на выходе из топки 1150° С, за пароперегревателем 1050° С.
Задача 8.7. Определить балансовое тепловосприятие радиационно-конвек — тивного пароперегревателя, лучистую теплоту, которую он получает из топки и приращение энтальпии пара в нем. При выполнении расчетов принять: топливо-мазут; 0’= 1272° С; 0"= 1101° С; #’ = 24 350 кДж/кг; Я" = 20 758 кДж/кг; ЄДОп=420 кДж/кг; /’=365° С; />’=14,72 МПа; р"= 14,32 МПа; Л’ = 2814,4 кДж/кг; Яр =14,44 кг/с; ф = 0,997; /)„= 175,75 кг/с; ?л. ш = 57,9 кВт/м2; F„.M=171 м2; ^Л ВЫ1 = 117 м2; эффективную толщину излучающего слоя л = 0,872 м; давление в газоходе /7=0,1 МПа; гНзО=0,187; гП=0,281; фш=0,174.