Поверочный расчет камеры радиации

Определяем размер заэкранированной поверхности кладки по формуле:

F = (l/L, [89, с.95] (6.41)

где ф - степень экранирования кладки;

H_L- эффективная лучевоспринимающая поверхность, м².

F = (1/0,4 - 1) 427 = 640,5 м²

Более точно определяем значение эквивалентной абсолютно черной поверхности по формуле:

H_s = e_v-(e_H H_L+ 0-e_F-F)Ap(T), [89, с.95] (6.42)

где e_v - степень черноты поглощающей среды;

е_н, e_F- степень черноты экрана и кладки печи;

H_L- эффективная лучевоспринимающая поверхность, м²;

р - коэффициент;

F - размер заэкранированной поверхности кладки, м ;

ф(Т) - степень экранирования кладки.

Степень черноты поглощающей среды находим по формуле:

e_v = 2/(1+2,15 а), [89, с.95] (6.43)

где a - коэффициент избытка воздуха.

e_v = 2/(1+2,151,06) = 0,61

Значение ф(Т) принимаем равным 0,83 [91, с.95].

Степень черноты экрана и кладки печи е_н и e_F принимаем равными 0,9.

Коэффициент р определяем по формуле:

Р - 1 / (1 + e_v/ ((1 - е_у)^,е_н^,ррн), где e_v- степень черноты поглощающей среды;

[89, с.95] (6.44)

е_н- степень черноты экрана;

Pfh ~ угловой коэффициент взаимного излучения поверхностей экрана и кладки.

Угловой коэффициент взаимного излучения определяем в зависимости от соотношения H_L/F [89, с.95].

Так как соотношение H_L/F = 0,67 > 0,5, то p_FH находим по формуле:

_Pfh=H_l/(F + H_l), [89, с.95] (6.45)

где H_L- эффективная лучевоспринимающая поверхность, м²;

F - размер наэкранированнои поверхности кладки, м .

p_FH=427/(640,5+427)=0,4.

Согласно формуле (6.44) рассчитываем:

Р = 1 / (1 + 0,61 / ((1 - 0,61)0,90,4) = 0,19

Согласно формуле (6.42) рассчитываем:

H_s= 0,61 (0,9-427 + 0,19 0,9-640,5) / 0,83 = 362,9 м²

Определим коэффициент теплоотдачи свободной конвекцией от дымовых газов к радиантным трубам по формуле:

a_K=2,l (t₁,-t_cp)⁰'²⁵, [89, с.95] (6.46)

где t_cp - средняя температура наружной поверхности радиантных труб, °C; t_n - температура дымовых газов над перевальной стенкой, °C.

а_к=2,1 (8ОО^49)^о’²⁵=9,1 кДж/м²-ч-град.

Определяем температурную поправку теплопередачи в топке, используя формулу

ДТ=(с^Н_|Хф(Т_т„-Т()-<^Н(То)⁴1О^/(ВСф+а_кН_|1ф), [89,с.95] (6.47) где а_к - коэффициент теплоотдачи свободной конвекцией от дымовых газов к радиантным трубам, кДж/м² ч град.; Н_ртр - поверхность радиантных труб, м²; Т_тах - максимальная расчетная температура горения, К; Т_о - средняя температура экрана, К; c_s - постоянная излучения абсолютно черного тела, кДж/м²-ч-град.; H_s - значение эквивалентной абсолютно черной поверхности, м²; В - расход топлива, кг/ч; с_ср - средняя теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива, кДж/кг.

ДТ = (9,1 • 770,87 • (3984 - 722) - 5,67 • 362,9 • (722)⁴ • 10⁸) / /(1385,75-21,56 + 9,1-770,87) = 469 °C.

Определим аргумент излучения по формуле

X=10c_sH_s(T_max-T_o)³/10⁹(Bc_cp+a_KH_p._Tp), [89, с.96] (6.48)

где c_s— постоянная излучения абсолютно черного тела, кДж/м² ч град.; H_s- значение эквивалентной абсолютно черной поверхности, м²;

а_к - коэффициент теплоотдачи свободной конвекцией от дымовых газов к радиантным трубам, кДж/м²-ч-град.; Н_ртр- поверхность радиантных труб, м²; Т_тах - максимальная расчетная температура горения, К; Т_о -средняя температура экрана, К; В - расход топлива, кг/ч; с_ср - средняя теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива, кДж/кг.

X = 10 5,67-362,9 (3984 - 722)³/10⁹ (1385,75-21,56 + 9,1-770,87) = 19,7

Пользуясь графиком на рисунке 43 [89, с.97] по значению аргумента излучения находим характеристику излучения 0_S, которая равна 0,42.

Температуру дымовых газов над перевальной стенкой находим по уравнению

t_n = Ps (T_max - То) - 273, [89, с.96] (6.49)

где 0_S- характеристика излучения;

Т_тах- максимальная расчетная температура горения топлива, К;

Т_о- средняя температура экрана, К.

t_n = 0,42 (3984 - 722) - 273 = 1097°С

Так как разница между найденной температурой дымовых газов на перевале и принятой не очень большая, то результат вычислений можно считать окончательным.

Определяем коэффициент прямой отдачи по формуле

Ц = (tmax- t_n)/( t_max- to), [89, с.96] (6.50)

где t_max- максимальная расчетная температура горения, °C;

t_n - температура дымовых газов на перевале, °C;

t₀- приведенная температура исходной смеси, °C.

ц = (3711 - 1097)/(3711 - 230) = 0,75

Определяем количество тепла, полученного радиантными трубами по формуле

Q_p=B Q_p^H T]_t |i, [89, с.96] (6.51)

где В - расход топлива, кг/ч;

Q_P^H - низшая теплота сгорания 1 кг топливного газа, кДж/кг;

T|_t — КПД топки;

ц - коэффициент прямой отдачи.

Q_p= 1385,75-78997,34-0,95-0,75 = 77997776,78кДж/ч.

Рассчитываем тепловую нагрузку радиантных труб по формуле

qp.^ = Qp/Hp._ip., [89, с.96] (6.52)

где Q_p - количество тепла полученного радиантными трубами, кДж/ч;

Нр._тр - поверхность радиантных труб, м².

q_pip = 77997776,78/770,87 = 101181,49 кДж/м²-ч

Определяем полезную поверхность одной трубы по формуле:

F_Tp = 7t-d L, [89, с.96] (6.53)

где d - диаметр труб печи, м;

L - длина одной трубы, м.

F_Tp = 3,14-0,152-15 = 7,16 м²

Число труб находим по формуле:

n = H_p.,_p./F_Tp., [89, с.96] (6.54)

где Нр.тр,- поверхность радиантных труб, м²;

Fip- полезную поверхность одной трубы, м².

п = 770,87/7,16= 108 шт.