ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ТОПОЧНЫХ ГАЗОВ

В действительности элементарные виды теплообмена не обособлены и в чистом виде встречаются редко. В большинстве случаев один вид теплообмена сопровождается другим. Например, обмен теплом между твердой поверхностью и жидкостью (или газом) происходит путем теплопроводности и конвекции одновременно и называется конвективным теплообменом или теплоотдачей. В паровых котлах в процессе переноса тепла от топочных газов к внешней поверхности кипятильных труб одновременно участвуют все три вида теплообмена — теплопроводность, конвекция и тепловое излучение. От внешней поверхности кипятильных труб к внутренней через слой сажи, металлическую стенку и слой накипи тепло переносится путем теплопроводности. Наконец, от внутренней поверхности труб к воде тепло переносится путем теплопроводности и конвекции. Следовательно, на отдельных этапах прохождения тепла элементарные виды теплообмена могут находиться в самом различном сочетании. В практических расчетах такие сложные процессы иногда целесообразно рассматривать как одно целое. Так, например, перенос тепла от горячей жидкости к холодной через разделяющую их стенку называют процессом теплопередачи. В книге рассмотрены основные количественные и качественные закономерности протекания этих как элементарных, так и более сложных процессов. [c.5]

На рис. 5-1 показаны спектры излучения светящегося сажистого пламени жидкого топлива толщиной 400 мм при различных значениях коэффициента избытка воздуха а на расстояниях от горелки 450 и 800 мм. Они охватывают область длин волн от 1 до 5 мк. Эта область представляет наибольший практический интерес, так как именно на нее приходится основная доля энергии в тепловом излучении промышленных пламен. Штриховкой здесь выделены такие участки спектра (окна), в которых трехатомные топочные газы СО2 и HjO не излучают. Границы указанных областей видны из табл. 5-1. [c.122]

При низких тепловых нагрузках топочного объема, когда т] мало, эффективная степень черноты факела пламени приближается к степени черноты излучения трехатомных топочных газов [c.157]

При расчетах теплового излучения газов в топочных камерах мы обычно имеем дело с совместным излучением углекислого газа СОа и водяного пара НаО. При этом ввиду перекрытия спектральных полос поглощения Oj и HjO часть излучения, испускаемого углекислым газом, поглощается водяным паром и, наоборот, часть излучения водяного пара поглощается углекислым газом. В результате снижается интегральная степень черноты смеси газов. Величина этого снижения зависит от степени перекрытия полос, которая, в свою очередь, зависит от температуры Т, относительного содержания в смеси углекислого газа и водяного пара и значения произведения (р + р ) L. [c.31]

При расчетах переноса энергии излучения в топочной камере, особенно при расчетах зонального теплообмена, необходимо знать также поглощательную способность газов по отношению к их собственному тепловому излучению. Эта величина существенно отличается от рассмотренной выше поглощательной способности газа по отношению к излучению абсолютно черного тела. [c.40]

Твердая дисперсная фаза факела оказывает сильное влияние на тепловое излучение пылеугольного пламени. При этом, как уже отмечалось выше, в расчетах суммарного теплообмена в топках наряду с излучением газов можно ограничиться учетом излучения только частиц золы и кокса, заполняющих практически весь топочный объем. [c.96]

Б КЗ-160-100 ГМ в трех зонах по высоте топочной камеры при сжигании при-родного газа с коэффициентом избытка воздуха а = 1,06. Эти данные показывают высокую степень селективности теплового излучения топки во всех зонах по ее высоте. В то же время в отличие от мазутного пламени пламя природного газа характеризуется более низкой концентрацией сажи и более высокой ее дисперсностью. [c.149]

Степень черноты топочных газов возрастает в направлении к выходному окну топочной камеры в связи с понижением температуры пламени. Степень черноты потока сажистых частиц при этом понижается. Из рисунка видно, что излучение частиц сажи существенно влияет на степень черноты фар ела лишь на начальном участке. В конце топочной камеры это влияние пренебрежимо мало. Заметим дополнительно, что степень черноты потока сажистых частиц в пламени природного газа 8с мала по сравнению со степенью черноты 8р потока трехатомных топочных газов. В зонах топки, где собственное излучение частиц сажи мало, по измерениям в окнах прозрачности СОд и HgO спектральной поверхностной плотности потоков падающего излучения можно определить эффективное излучение экранов и коэффициент их тепловой эффективности. [c.150]

Выше были приведены данные о дисперсном составе частиц сажи и концентрации сажи в пламени при совместном сжигании мазута и природного газа. В соответствии с изменением этих величин и другими характерными особенностями топочного процесса для газомазутного факела изменяются также все основные характеристики теплового излучения топки. На рис. 4-29 приведены данные, показывающие, как изменяются в зависимости от доли мазута в тепловыделении q коэффициент тепловой эффективности экранов р, параметр температурного поля топки М, относительное заполнение топки светящимся пламенем т, а также интегральные коэффициенты поглощения сажистых частиц и трехатомных топочных газов ttp. Здесь же штриховыми линиями показаны резуль- [c.150]

В соответствии с приведенными значениями параметров теплового излучения топки заметно изменяется в зависимости от q и температура газов на выходе из топочной камеры Т . [c.151]

На рис. 4 31 приведены данные о спектральной поверхностной плотности потока падающего излучения пад ( ) при совместном сжигании в топке котлоагрегата БКЗ-210-140 ФД доменного ( д. г = = 0,6) и коксового ( к. г = 0,4) газов. Из рисунка видно, что как в зоне горения (максимального тепловыделения), так и в зоне продуктов сгорания в верхней части топки тепловое излучение характеризуется высокой степенью селективности. Конкретный характер спектра обусловливается излучением газообразных продуктов полного сгорания СО2 и Н2О и образующихся в процессе горения частиц сажи, которые характеризуются очень высокой дисперсностью. В верхней части рисунка показано изменение по высоте топочных камер интегральной поверхностной плотности потока падающего излучения. Видно, что более высокие значения пад характерны для топки котлоагрегата БКЗ-210-140 ФД, особенно на начальном участке факела в зоне максимального тепловыделения. К концу топочной камеры эти различия нивелируются. [c.153]

Как и для березовского угля, расчет по серой модели приводит здесь к завышению значения плотности потока результирующего излучения на экранных поверхностях нагрева. Средняя величина этого завышения составляет для всей топочной камеры примерно 10 % по сравнению с расчетом по реальным селективным радиационным характеристикам пламени и поверхностей нагрева. Соответствующим образом занижается, как и для березовского угля, температура газов на выходе из топки по сравнению с имеющимися опытными данными. Расчет с учетом реальных селективных свойств теплового излучения пламени и поверхностей нагрева дает возможность определить температуру газов на выходе из топки, которая хорошо согласуется по значению с имеющимися опытными данными. [c.230]

Каждый К. п. состоит из топочного пространства (см. Топки), в котором происходит сжигание топлива, водяного и парового пространств, в к-рых помещаются соответственно нагреваемая вода и образовавшийся из нее пар. Образовавшееся при горении тепло передается частью путем из лучения, частью при посредстве конвекции и теплопроводности. Излучением передается тепло от слоя горящего топлива, от факела горящих газов и от накаленных стенок топочного пространства тем частям К. п., которые облучаются непосредственно испускаемыми этими телами тепловыми лучами. В остальной части К. п. тепло передается от горячих дымовых газов к более холодным стенкам К. п. или его частей путем конвекции и теплопередачи. Продукты горения, образующиеся в топочном пространстве, проходят последовательно по дымоходам, омывая поверхность К. п. в собственном смысле слова, пароперегревателя (см.), экономайзера (см.) и воздухоподогревателя затем, охладившись и отдав значительную долю заключающегося в них тепла, газы отводятся через дымовую трубу. [c.91]

При сжигании пыли твердого топлива объем топки заполнен светящимся факелом. Интегральный коэффициент теплового излучения факела по его длине примерно одинаков. При сгкигании мазута излучают трехатомные газы и. мельчайшие са>хистые частицы. В зоне активного горения аф больше, чем в конце факела, где излучение определяется только трехатомными газами. В случае сжигания газа и не-по.аном его предварите.льгюм смешении с воздухом светящаяся часть факела. меньше, чем при сжигании мазута. При полном предварительном смешении газа с воздухом в топке пламя несветящееся. Эффективный коэффициент теплового излучения топочной среды при сжигании твердых топлив с учетом поглощения лучистой энергии средой согласно закону Бугера определяется по формуле [c.192]

Основным источником теплового излучения несветя-щихся пламен, развивающихся в различных топочных и печных устройствах, являются трехатомные газы Oj и Н2О. Эти газы всегда содержатся в продуктах сгорания любого топлива и при отсутствии твердых взвешенных частиц полностью определяют эмиссионные свойства фа- [c.176]

Рассмотрим процесс образования отложений на конвективных поверхностях нагрева, не подверженных действию теплового излучения топки, в формировании которых участвуют уносимые потоком твердые частицы и 01Ь енсиру-ющиеся пары топочных газов. [c.54]

В связи с этим видимая тепловая напряженность объема топочных камер котлов малой производительности может достигать. 600—800 тыс. ккал1м -ч без ущерба для полноты сжигания газа. С увеличением д температура продуктов сгорания на выходе из топки растет. Это объясняется тем, что хотя общая теплоотдача излучением в топке возрастает, величина теплоотдачи, отнесенная к 1 л сжигаемого газа, падает. Поэтому установка промежуточных излучателей наиболее целесообразна в топках, работающих с высоким тепловым напряжением топочного объема. [c.46]

На котлоагрегате ТП-109 паропроизводительностью D = 670 т/ч энергоблока 210 МВт исследовались характеристики теплового излучения топки при сжигании кузнецкого каменного угля марки СС и отходов процесса обогащения донецкого каменного угля марки Г. Котел оборудован топкой с твердым шлакоудалением и имеет Т-образную компоновку с двусторонним отводом газов из топки. Топочная камера призматической формы разделена по всей высоте двухсветным экраном, делящим ее на две полутопки — переднюю и заднюю. [c.108]

На рис. 4-21 приведены опытные данные о спектральной поверхностной плотности потока падающего излучения в зоне пережима Н = 10,3 м) топки котлоагрегата ПК-41 при сжигании мазута с подогревом до 195 К- Котел отличается от других газомазутных котлов такой же производительности более высоким тепловым напряжением топочного объема = 483 кВт/м ). Котел оборудован полуоткрытой топкой с восьмью вихревыми горелками, расположенными встречно в одном ярусе. Рециркулирующие газы через раздающее устройство подаются с пода под корни горелочных факелов. Наряду с данными о пад W на рисунке приведены также данные о спектральной степени черноты топки е . (Я,). Высокий подогрев мазута интенсифицирует процесс сажеобразования и приводит к повышению спектральной степени черноты пламени и его высокой селективности. Интегральная степень черноты топки уменьшается в направлении к выходному окну по зависимости, близкой к линейной. [c.145]

Исследование характеристик теплового излучения топки при сжигании природного газа и совместном сжигании природного газа и мазута было проведено на котлоагрегатах ТГМ-94 и БКЗ-160-100ГМ. Схемы топочных камер этих котлоагрегатов приведены на рис. 4-26, Котлоагрегат ТГМ-94 производительностью 500 т/ч оборудован тремя ярусами горелок, расположенных на фронтовой стенке топки. В каждом ярусе размещено по 7 горелок. Сжигание топлив производится при раздельной подаче мазута и природного газа в горелки. Котлоаг- [c.148]

Приведенные ниже данные о характеристиках теплового излучения топки были получены на котлоагрегатах ТП-21 и Б КЗ-210-140 ФД при сжигании смесей коксового и доменного газов, а также при сжигании этих газов совместно с угольной пылью (отходами обогащения печорского каменного угля). Схемы топочных камер котельных агрегатов приведены на рис. 4-30. Котел ТП-21 производительностью 170 т/ч оборудован шестью плсско-факельными горелками мощностью 25 МВт, размещенными на боковых стенах топки. Котел БКЗ-210-140 ФД производительностью 210 т/ч оборудован четырьмя более мощными плоскофакельными горелками (35 МВт), которые также размещены на боковых стенах топки. [c.151]

Подавляющее большинство конструкций котлов отечественного производства, как прямоточных, так и барабанных, имеет П-об-разный профиль, который образуется двумя вертикальными шахтами прямоугольного сечения, соединяющимися в верхней части горизонтальной шахтой такого же сечения. Первая шахта представляет собой топочную камеру 3, стены которой внутри покрыты огнеупорным материалом, а снаружи — тепловой изоляцией. Внутри непосредственно у стен по всему периметру топочной камеры расположены трубы, которые часто являются парогенерирующими поверхностями нагрева, получают теплоту от топочных газов (теплоносителя) прямым излучением и называются топочными экранами 2. Движение рабочей среды в трубах может быть подъемным. [c.41]

На ранней стадии развития котельной техники (начало XX столетия), когда топочные процессы по существу не были изучены, а практику удовлетворяла достаточно грубая оценка глубины охлаждения топочных газов, получили развитие чисто эмпирические методы расчета, построенные без учета особенностей переноса тепла излучения и конвекцией. К таким методам относятся предложения Оррока [4], Бройдо [5], Кирша [6], Вильсона и др. [7], Гурвича [8] и др. Такого типа подходы к расчету теплообмена в топках в настоящее время следует считать устаревшими, хотя и они в ряде случаев за рубежом еще находят применение [1]. Одновременно появились методы расчета, основанные на приблинсевном аналитическом описании процесса теплообмена в топочной камере, использующие уравнения теплообмена излучением, составленное на базе закона Стефана—Больцмана, и теплового баланса топочной камеры [9—16]. На первом этапе такие методы для практических расчетов применялись значительно реже, чем чисто эмпирические. Однако в дальнейшем такой подход к построению методики расчета теплообмена в топочных камерах стал доминирующим и используется большинством автором, занимающихся этими вопросом [1, [c.66]

Из изложенного выше следует, что для расчета радиационного теплообмена в топках необходимы знания излучательных и поглощательных способностей топочных сред и окружающих их твердых поверхностей, а также коэффициентов ослабления излучения, проходящего через топочную среду. 1Тоэтому разработка методов теплового расчета топочных камер с самого начала их развития сопровождалась изучением эмиссионных свойств топочных сред, которое проводилось главным образом эксперимен-тальньш путем. Большой вклад в изучение излучательных свойств топочных газов внесен авторами работ [73—78], резу.) ьтаты которых широко используются при практических расчетах топочных камер [79]. [c.75]

В мазутных топках с энерговыделением 230—290 квтКч (200— 250 тыс. ккал1м -ч) резко выраженный максимум излучения находится в зоне ядра горения, ири этом локальные тепловые нагрузки радиационных поверхностей нагрева значительно превышают средние. При движении газов к выходному топочному окну интенсивность излучения падает, снижаясь примерно в 2—2,5 раза. Следовательно, но интенсивности энерговыделения мазутный и газовый факел заметно неоднороден и состоит из нескольких фаз фазы воспламенения с максимальным энерговыделением, в которой выгорает максимальное количество топлива, фазы с преобладанием диффузионной области горения со средним энерговыделением и фазы дожигания с минимальным энерговыделением. В связи с этим температура газов на выходе из газомазутной топки в значительной мере определяется положением ядра факела по высоте топки. [c.8]

Выполненные В. В. Митором [Л. 19, 20, 21] и рядом других исследователей непосредственные измерения падающих на стенку топочной камеры потоков излучения 9пад и обратных потоков 5обр, посылаемых стенкой в топочный объем, позволили установить характерные для различных условий сжигания угольной пыли, мазута и газа численные значения коэффициентов тепловой эффективности экранов, определяемые по формуле [c.181]

В топочных камерах в результате сжигания того или иного топлива получаются газы высокой температуры, в дальнейшем используемые или как рабочее тело двигателей (газовые турбины и т. п.) или как горячий теплоноситель (паровые котлы, промышленные и бытовые печи и т. п.). Горящее топливо и горячие продукты сгорания посылают излучение на стены топочной камеры и на расположенные в ней поверхности охлаждения (экраны). Тепловой поток от горящего топлива и газов к стенам и экранам топки называется прямой отдачей топки. Наряду с прямой отдачей тепло передается также путем конвекции. Относительное значение этих способов передачи тепла в топке меняется, в первую отередь, в зависимости от давления в топке и от ее размеров. Чем больше размеры топки, тем больше в ней эффективная длина луча и больше излучение. [c.411]

Исследование теплообмена в топке однокорпусного котлоагрегата ТГМП-204 блока 800 МВт, проведенное Л. М. Сорокопудом и Н. Г. Быстровым, ставило своей целью изучение распределения поверхностной плотности потока падающего излучения и радиационных свойств пламени по высоте топочной камеры. Топка этого котлоагрегата оборудована цельносварными экранами и предназначена для работы под наддувом. На котле установлено 36 круглых газомазутных горелок производительностью по 5,2 т/ч. Они расположены на фронтовой и задней стенах топки в три яруса по шесть горелок в каждом. Расстояние между ярусами 3 м. Котел оборудован системой рециркуляции с забором дымовых газов из дымохода за водяным экономайзером и подачей их в горелки, а также непосредственно в верхнюю часть топки. По сравнению с котлоагрегатом ТГМП-324 тепловое напряжение площади поперечного сечения топки увеличено здесь до 8200 кВт/м . [c.144]

Роль лучисто го теплообмена в камерах горения весьма велика, и общая передача тепла излучением часто доходит до 50% и более от всего тепла, выделяемого при сгорании топлива. Если же сравнить величины удельных тепловых потоков лучистого и конвективного теплообмена для поверхности нагрева, расположенной в топочной камере в области температур продуктов сгорания более 1000°, то окажется, что лучистый теплос(бмен по интенсивности может в десятки раз превышать к0нвектив1ный теплообмен при умеренных скор остях перемещения газов. [c.288]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...