4.5 Конструктивні характеристики топки

Основними конструктивними показниками топки є:

– об’єм топкової камери Vт, м3;
– площа стін топки Fст, м2;
– площа, зайнята променесприймальною поверхнею Fпр, м2;
– площа променесприймальної поверхні Нпр, м2;
– ступінь екранування стін топки χ;
– коефіцієнт теплової ефективності топки ψср.

Під час розрахунку об’єму топки Vт її межами є:

– осьові лінії екранних труб, а якщо їх немає – стіни топки;
– у вікні топки – перший ряд фестону, ширм або котельного пучка;
– під топки або колосникова решітка, а якщо є холодна воронка – площина, що проходить через середину воронки;
– ширми у вікні з великим кроком (більше 700 мм) входять до об’єму топки;

– ширми біля фронтової стіни входять до об’єму топки.
Рисунок 4.8 – Кутовий
коефіцієнт екрана

Площа стін топки Fст визначаються як сума площ стін, що огороджують об’єм топки, і площі двосвітних екранів.

Площа, зайнята променесприймальною поверхнею Fпр визначається як добуток відстані між осями крайніх труб екрана на освітлену довжину екрана окремо для закритих вогнетривкими матеріалами та відкритих екранних поверхонь.

В залежності від діаметра екранних труб d , відстані від осі труби до кладки стіни e та кроку екранних труб s визначають кутовий коефіцієнт екрана х (рис. 4.8).

Площа променесприймальної поверхні топки визначається окремо для відкритих та закритих екранних поверхонь

{H_{пp}} = {F_{пp}} \cdot x.   (4.2)

Середній коефіцієнт теплової ефективності топки визначається з врахуванням коефіцієнта забруднення променесприймальної поверхні ξ (табл. 4.1), що залежить від виду палива і конструкції екранів

{\psi _{cp}} = {{{H_{пр.відкр}} \cdot {\xi _{відкр}} + {H_{пр.закр}} \cdot {\xi _{закр}}} \over {{F_{cт}}}}.   (4.3)
Таблиця 4.2 – Умовні коефіцієнти забруднення екранів ξ
Тип екранів Вид палива Коефіцієнт ξ
Відкриті  гладкотрубні
та плавцеві екрани		 Газ
Мазут
Кам’яне вугілля
Буре вугілля
Вугілля СС
Всі види палива при шаровому спалюванні		 0,65
0,55
0,45
0,55
0,4
0,6
Екрани, що закриті вогнетривкими матеріалами Всі види палива 0,2
Екрани, що закриті шамотною цеглою Всі види палива 0,1

Контрольні запитання

  1. Поясніть класифікацію топок котлів.
  2. Наведіть основні показники топкових пристроїв.
  3. Наведіть основні стадії горіння палива, як визначається час горіння палива?
  4. Поясніть основні особливості шарового спалювання твердого палива.
  5. Які є принципи спалювання газового палива, їх переваги і недоліки.
  6. Наведіть особливості спалювання рідкого палива.
  7. Різновиди рідкопаливних форсунок. Переваги і недоліки.
  8. Наведіть порядок розрахунку конструктивних характеристик топки.

Приклади розв’язання задач


Приклад 4.1. Визначити середній коефіцієнт теплової ефективності топки, якщо відомі наступні дані: сумарна площа стін топки 150 м2; неекранована площа стін топки 50 м2; площа вікна топки 10 м2; діаметр екранних труб 70 мм; крок труб s = 200 мм; відстань від осі труб до кладки е = 60 мм. У топці спалюється мазут.

Розв’язання

Площа променесприймальної поверхні екранованих стін топки, м2

{F_{пр}} = {F_{ст}} - {F_{неекр}} - {F_{вікна}} = 150 - 50 - 10 = 90

За рис. 4.8 для d = 0,07м, s = 0,2м, е = 0,06м отримаємо х = 0,71. Для вікна топки кутовий коефіцієнт приймаємо х = 1.

Променесприймальна поверхня, м2

{H_{екр}} = {F_{пр}} \cdot = 90 \cdot 0,71 = 63,9,   {H_{вікна}} = {F_{вікна}} \cdot = 10 \cdot 1 = 10

Коефіцієнт забруднення за табл. 4.1 для мазуту складає ξ = 0,55.

Середній коефіцієнт теплової ефективності

{\psi _{ср}} = {{{Н_{екр}} \cdot \xi + {Н_{вікна}} \cdot \xi } \over {{F_{ст}}}} = {{63,9 \cdot 0,55 + 10 \cdot 0,55} \over {150}} = 0,271

Задачі для самостійної роботи


Приклад 4.2. Визначити середній коефіцієнт теплової ефективності топки, якщо відомі наступні дані: сумарна площа стін топки 230 м2; неекранована площа стін топки 80 м2; площа вікна топки 15 м2; діаметр екранних труб d; крок труб s = 200 мм; е = 120 мм.

Передостання цифра шифру 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
d,  мм 50 55 60 65 70 76 80 89 100 108
Остання цифра шифру 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Паливо Мазут Природний газ Буре вугілля

Приклад 4.3. Визначити наскільки зміниться середній коефіцієнт теплової ефективності фронтового екрану, якщо виконати запалювальний пояс з вогнетривкого матеріалу на всю ширину стіни висотою hзп. Початкові дані: висота стіни 6 м; ширина – 4,2 м.

Передостання цифра шифру 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Паливо Мазут Природний газ Буре вугілля
Остання цифра шифру 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
hзп, м 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0