5.2 Теплообмін в топці

Джерелом випромінення в топці є поверхня шару палива – для шарових топок та об’єм факелу – для камерних топок. Основною випромінюючою складовою є полум’я летких речовин.

Поле температур в топці нерівномірне. Максимальна температура досягається в ядрі факелу. Там вона близька до адіабатичної температури горіння, тобто такої температури, до якої можуть догрітися гази, якщо вся виділена теплоти йде на їх нагрів, oС

{\vartheta _а} = {{{Q_т}} \over {\left( {{V_г} \cdot {C_{cp}}} \right)}},   (5.1)

де Qт – корисне тепловиділення в топці, кДж/кг або кДж/м3;
Vг, Сср – об’єм та середня теплоємність димових газів, м3/м3 або м3/кг та кДж/(м3·К);

Корисне тепловиділення в топці визначається наявною теплотою Qн та теплотою внесеною з повітрям Qпов , кДж/м3 або кДж/кг

{Q_т} = {Q_н}{{100 - \left( {{q_3} + {q_4} + {q_6}} \right)} \over {100 - {q_4}}} + {Q_{пов}}.   (5.2)
Температура газів на виході з топки
{\vartheta ''_т}
 є мінімальною температурою в об’ємі топки. Вона на 700…800oС нижча адіабатичної.
Різниця температур в центрі топки та біля екранів сягає 200…300oС.
Метою розрахунку топки є визначення температури
{\vartheta ''_т}.
 Порахована за цією температурою ентальпія І"т використовується в рівнянні
теплового балансу топки для визначення променистого теплосприймання топки, кДж/мм3 або кДж/кг
{Q_{пp}} = \phi \cdot \left( {{Q_т} - {{І''}_т}} \right),   (5.3)
де φ – коефіцієнт збереження теплоти, що визначається за формулою
\phi = 1 - {{{q_5}} \over {\left( {{\eta _к} + {q_5}} \right)}}.   (5.4)

З іншого боку променисте теплосприйняття топки можна визначити за наслідками закону Стефана–Больцмана, кДж/м3 або кДж/кг

{Q_{рp}} = {a_т} \cdot {c_0} \cdot \psi \cdot {F_{cт}} \cdot \left( {{{\overline T }^ 4} - \overline T _{cт}^4} \right) \cdot {10^{ - 3}},   (5.5)
де ат – міра чорноти топки;
с0 – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, Вт/(м2·К4);
ψ – коефіцієнт теплової ефективності;
Fст – площа стін топки;
\overline T
 – середня температура продуктів згорання, К;
{\overline T _{cт}}
 – середня температура поверхні нагріву, К.

Методика розрахунку теплообміну в топці котлоагрегату більш детально описана в [3].