Тепловой расчет обмуровки
Для правильного выбора огнеупорных и изоляционных материалов, входящих в конструкцию обмуровки, необходим теплотехнический расчет, определяющий потери теплоты, внутреннюю и наружную температуры ограждения.
Как уже упоминалось, вошедшие в практику современного котлостроения конструкции натрубиых обмуровок имеют толщины порядка 100—160 мм и по существу являются газоплотной изоляцией топочных стен, полностью защищенных экранными поверхностями нагрева из плавниковых труб, гладкими трубами с тесным расположением или листовым покрытием. При таких небольших толщинах обмуровки определение температуры иа внутренней ее поверхности н правильный расчет являются необходимыми. Для удовлетворения требований, предъявляемых к ограждениям газоходов, разработана методика теплового расчета обмуровки. Ниже приведены только основные предпосылки, конечные результаты и подробные примеры расчетов для использования их в практической работе. Выводы всех формул изложены в [9-І]. Тепловой расчет и определение температур металла плавников и труб таких экранов изложены в [9-2] и поэтому здесь не рассматриваются. Помещенный в данной главе материал позволяет производить расчеты существующих и разрабатываемых конструкций обмуровок.
9-І. КОЭФФИЦИЕНТ ОСВЕЩЕННОСТИ
Температура на внутренней поверхности обмуровки, защищенной экраном, зависит от расстояния (шага) между трубами, температуры и физических свойств
|
Рис. 9-І. Участок обмуровки за трубами иа протяжении одного шага. |
Потока газов. Температура иа поверхности обмуровки экранированной стены распределяется неравномерно. Для определения этой температуры выделим и рассмотрим участок обмуровки, находящийся за двумя соседними трубами на расстоянии одного шага (рис. 9-1). На каждую точку, лежащую в плоскости обмуровки АгА, падают лучи с различной интенсивностью излучения. Интенсивность облучения каждой точки со стороны излучающей поверхности газового потока пропорциональна ее «освещенности» и характеризуется углом, в котором заключен поток лучей, падающих на эту точку. Таким углом для точки Ао является угол CAoCi, для
точки А і — угол DAiD,. Поскольку освещенность различных точек неодинакова, различна и нх температура. Очевидно, что наибольшую температуру будут иметь точки поверхности обмуровки, лежащие на линии Ло (посредине экранных труб), а наименьшую — на линиях Л, и Л2 (за трубами).
|
Рнс. 9-2. Схема для определения коэффициента освещенности. |
Отношенне количества лучей, падающих в заданную точку, ко всему количеству лучей излучающего потока называется коэффициентом освещенности данной точки. Поскольку вопрос идет о тепловом излучении, температура каждой точки пропорциональна ее освещенности. Коэффициент освещенности часто называют коэффициентом облученности нлн угловым коэффициентом. Последний термнн обычно применяется прн расчетах теплообмена излучением между поверхностями тел. В этом случае угловой коэффициент характеризует отношение количества лучей, падающих на заданную поверхность, ко всему количеству лучей, посылаемых излучающим источником, т. е. угловой коэффициент для какой-либо поверхности является средним значением коэффициента освещенности для всех ее точек, «видящих» излучающий источник (поверхность). Определение среднего углового коэффициента для поверхности обмуровки шириной s необходимо для определения ее средней температуры.
Коэффициент освещенности точки Ао (рис. 9-2)
|
Еа |
|
(9-1) |
|
Ч>ло= |
Sin Ctx - f - sin cc2 2
Где E0 — полное количество лучистой энергии, падающей В точку А о ИЗ щели ВВ /Гомакс— максимальное количество лучистой энергии (при отсутствии труб экрана), падающей в точку Л0; он н ai — углы, показанные на рис. 9-2.
Прн симметричном расположении труб относительно точки Ло наибольшее значение коэффициента освещенности
Sin д., - f - sill «а
= sin СХ[, = сс2.
Наименьшее значение коэффициента освещенности будет в крайних точках Л і и Лг:
|
Sin а,—sinao, Ч>лыи„ = = •
Рис. 9-3. Зависимость коэффициента освещенности ірло от относительного шага экранных труб a=s/d прн различных значениях c=2//d. |
Таким образом, коэффициент освещенности для любой точки поверхности обмуровки равен полусумме синусов углов, составленных нормалью к ней и касательными, проведенными из этой точки к трубам.
|
Ч>ло = |
После подстановки и несложных преобразований получим:
А аг + с'— 1 — с +
|
"Р/Юмакс — |
Где a~s/d c=2l/d.
Для удобства определения фло составлен график значений фАо в зависимости от относительного шага экранных труб a=s/d и отношения с—21/d (рис. 9-3).
(9-2)
