Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 [ 178 ] 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

законом сохранения энергии тепловой баланс топки может быть представлен следующим уравнением:

BOX = BGCpJT„-To) + 0, (XXI.4)

где G - количество продуктов сгорания 1 кг топлива, кг/кг; Ср„ - средняя теплоемкость продуктов сгорания в пределах температур Го и Г„, кДж/(кгК); Го - приведенная температура исходной системы, К. Величина Го определяется по уравнению

ro = 2!l±Mt± + 273

где С, - средняя теплоемкость воздуха, кДж/(кгК); - температура воздуха, поступающего в топку, °С; - расход пара для распыливания топлива, кг/кг; Яф - энтальпия водяного пара, равная произведению теплоемкости на температуру, кДж/кг; Ст и - соответственно теплоемкость топлива, к,/(кг-К), и его температура, °С.

Под приведгеяной температурой системы подразумевается температура, которую имела бы смесь топлива, воздуха и водяного пара после смешения этих потоков в топке печи до выделения теплоты сгорания топлива. Следовательно, в результате сгорания топлива температура системы возрастает от этого начального значения Го.

Уравнение теплового баланса топки построено на базе предположения о том, что тепло, полезно выделенное в печи при сгорании топлива, передается радиантным трубам Ор, а остальная его часть BGCp„ (Г„ -Го) уносится с дымовыми газами в камеру конвекции.

При отсутствии теплопередачи в топке, когда Ор = О, уравнение теплового баланса имеет вид:

ВОрЧ = ВССр„(Г,„,-Го), (XXI.5)

где Г„акс - максимальная расчетная температура горения, т. е. температура, которую имели бы дымовые газы при отсутствии передачи тепла радиантным трубам. При этом полезное тепло, выделенное при сгорании топлива, расходуется только на нагрев дымовых газов от Го до r„„c-Из уравнения (XXI.5) получим

r = ro+fb.

При определении максимальной расчетной температуры горения для упрощения приняты средние значения теплоемкостей продуктов сгорания в интервале температур от Го до Г„. В действительности средняя теплоемкость должна быть вычислена в интервале от Го до Г„„,., поэтому в связи с большим значением теплоемкости максимальная температура горения в топке будет несколько меньше расчетной. Такое допущение не влияет на точность решения уравнения теплового баланса.

Ранее отмечалось, что основную часть тепла радиантные трубы воспринимают радиацией и лишь небольшую часть - свободной конвекцией, т.е.

Ор = Орл + Ор.,.

Количество тепла Ор определяется по уравнению Стефана - Больцмана, для пользования которым необходимо знать температуру излучающей и поглощающей поверхностей, а также значение поверхности теплообмена.

При создалии своего метода проф. Н.И. Белоконь исходил из предположения, что основным теплоизлучающим источником являются дымовые газы. Вследствие большой поглощающей способности дымовых газов при расчете прямой отдачи за температуру излучающего источника автор принимал температуру дымовых газов, покидающих топку. Им также было введено понятие об эквивалентной абсолютно черной поверхности, т.е. такой поверхности, излучение которой на радиантные трубы при температуре дымовых газов, покидающих топку, равно всему прямому и отраженному излучению в топке. В этом методе все излучающие источники (факел кладка, дымовые газы), имеющие различную температуру, заменены излучающей абсолютно черной поверхностью, температура которой равна температуре дымовых газов, покидающих топку. Излучением такой условной поверхности при этой температуре передается такое же количество тепла, как и в реальной топке.

Таким образом, количество тепла, переданного излучением радиантным трубам, определится из уравнения

Ор.л=С,Я,

Uoo;

(XXI.6)

где Cj - постоянная излучения абсолютно черного тела, равная 5,67 Вт/(мК); Hj - эквивалентная абсолютно черная поверхность, м; Г„ - температура газов, покидающих топку. К; 9 - средняя температура наружной поверхности радиантных труб, К.

Тепло, воспринимаемое радиантными трубами свободной конвекцией, определяется по уравнению

Орк = а,Яр(Г„ - в).

(XXI.7)

где - коэффициент теплоотдачи свободной конвекцией от дымовых газов к радиантным трубам.

Подставляя в уравнение (XXI.4) значения Ор.л и Ор.» из уравнений (XXI.6) и (XXI.7), получаем уравнение теплового баланса топки в следующем виде:

-а,яДг„-в).

(XXI.8)

Для закрытой неэкранированной топки в условиях полного отсутствия теплопередачи, когда все тепло расходуется на повышение температуры дымовых газов от Tq до r„„c> уравнение теплового баланса имеет вид:

Сопоставляя уравнения (XXI.8) и (XXI.9), имеем

(XXI.9)

ВССрТ-макс - То) = BGCp(T - То) + С,Я, или после ряда преобразований получаем

10" С,Я, 4

п п макс

(XXI. 10)

где Д9 - температурная поправка теплопередачи в топке, характеризующая либо превышение предельной теплопередачи конвекцией обратного излучения экрана (Д9 > 0), либо наоборот (Д9 < 0).

Для упрощения расчетных уравнений вводятся понятия характеристики излучения и аргумента излучения х:

макс-АО

1000

(XXI. 11)

(XXI. 12)

После преобразований уравнений (XXI. 10) - (XXI. 12) получим уравнение теплового баланса топки в окончательном виде

хэчэ=1.

(XXI. 13)

Графическая зависимость характеристики излучения от аргумента излучения X представлена на рис. XXI-17. При решении уравнения (XXI. 13) значение характеристики излучения может быть определено

аналитически из уравнения

ft25V0,1875+V0,141+x

Количество тепла, получаемого радиантными трубами, определяется из уравнения

Op = BGCp„(r -r„). (XXI.14)

Смысл уравнения (XXI. 14) заключается в том, что тепло, выделяемое в

Рис. XXI-17. График для определения характеристики излучения