Расчет лучистого теплообмена в топке

Целью данного расчета является определение действительной температуры дымовых газов на выходе из топки при ранее принятой теплонапряженности радиантных труб и проверка ранее выбранной температуры дымовых газов, покидающих топку.

В соответствии с выбранным типоразмером печи (рисунок 9) принимаем, что каждая радиантная секция является прямоугольной камерой длиной м и шириной м. Расстояние между осями труб примем м. Тогда площадь плоской поверхности трубного экрана по осям труб составляет:

Определив по графику Хоттеля (рис. 11) значение фактора формы , вычислим площадь эффективной лучевоспринимающей поверхности:

Общая внутренняя поверхность камеры радиации составляет:

Тогда площадь неэкранированной поверхности кладки:

Определим степени черноты поглощающей среды (продук­тов горения и факела e_V), поверхности экрана e_H и кладки печи e_F. Для технических расчетов можно принять e_H = e_F = 0.9, а величину e_V рассчитать по уравнению:

Рис. 11. График Хоттеля для опре­деления фактора формы К.

1— общее количество тепла, передаваемое двум рядам; 2— общее количество тепла, передавае­мое одному ряду (всего один ряд); 3—количе­ство тепла, передаваемое нижнему ряду (всего два ряда); 4— прямое излучение, передаваемое нижнему ряду; 5— общее количество тепла, передаваемое верхнему ряду (всего два ряда);6—прямое излучение, передаваемое верхнему ряду (всего два ряда).

Величину углового коэффициента взаимного излучения поверхности экрана и кладки рассчитываем по уравнению:

Величина вспомогательного коэффициента b находится по уравнению:

*

Таблица 3.10

Энтальпия и теплоемкость перегретого водяного пара

Давление, бар (1бар = 105 Па)	Температура кипения, °C	Средняя теплоемкость,
до 100 °C	до 200 °C	до 300 °С	до 400 °C	до 500 °C
0.05	32.55	1.918	1.928	1.97	2.036	2.101
0.10	45.45	1.929	1.931	1.973	2.036	2.103
0.20	59.67	1.949	1.935	1.976	2.037	2.104
0.30	68.68	1.968	1.941	1.978	2.038	2.104
0.40	75.42	1.988	1.945	1.981	2.039	2.105
0.50	80.86	2.008	1.951	1.983	2.042	2.105
0.60	85.45	2.027	1.956	1.986	2.041	2.106
0.70	89.45	2.047	1.961	1.988	2.042	2.106
0.80	92.99	2.067	1.966	1.991	2.043	2.107
0.90	96.18	2.086	1.971	1.993	2.044	2.107
1.00	99.09	2.106	1.976	1.996	2.046	2.108
1.50	110.79	—	2.002	2.008	2.051	2.111
2.00	119.62	—	2.028	2.021	2.056	2.113
2.50	126.79	—	2.054	2.033	2.061	2.116
3.00	132.88	—	2.081	2.046	2.067	2.119
4.00	142.92	—	2.131	2.071	2.077	2.124
5.00	151.11	—	2.183	2.096	2.088	2.133
6.00	158.08	—	2.234	2.121	2.098	2.135
7.00	164.17	—	2.286	2.146	2.109	2.141
8.00	169.61	—	2.338	2.171	2.119	2.146
9.00	174.53	—	2.389	2.196	2.133	2.152
10.00	179.04	—	2.441	2.221	2.141	2.157

Рассчитаем значение функции распределения температуры в топке:

Эквивалентная абсолютно черная поверхность

Найдем среднюю температуру сырья в радиантных трубах:

Температуру наружной поверхности радиантных труб, выраженную в К, примем на 30 ^ОС выше средней температуры сырья в радиантных трубах:

Зададимся температурой форсуночного пара 150 ^ОС и экстраполяцией данных таблицы 3.10 найдем значение теплоемкости форсуночного пара . Соответствующее значение энтальпии форсуночного пара составит .

Зададимся температурой воздуха 20 ^ОС и, руководствуясь данными таблицы 3.4, вычислим для этой температуры значение теплоемкости воздуха и его энтальпию

Вычислим величину произведения расхода продуктов сгорания на ихмассовую теплоемкость по значению энтальпии дымовых газов на перевале при их температуре 870 ^ОС:

Приведенная температура определяется по уравнению:

Максимальная расчетная температура горения:

Коэффициент теплоотдачи свободной конвекцией

Значение температурной поправки к теплопередаче в топке:

где — постоянная излучения абсолютно черного тела.

Аргумент излучения:

Характеристика излучения:

Расчетное значение температуры дымовых газов на перевале:

;

Полученное значение практически совпадает с ранее принятым (870 ^ОС), поэтому пересчета не производим.

Вычислим значение коэффициента прямой отдачи топки m, который представляет собой отношение прямой отдачи топки к теплу, полезно выделенному при сгорании топлива:

Уточненное значение количества теплоты, передаваемое радиантным трубам:

Уточненное значение теплонапряженности радиантных труб:

, что практически совпадает с ранее принятым значением , поэтому пересчет не требуется.