6. Sự ĐỐT CHÁY NHIÊN LIỆU VÀ TRAO Đổi NHIỆT TRONG LỊ ĐỐT CỦA NỔI HO
6.4. Trao đổi nhiệt trong buồng đốt
Trong thiết bị buồng đốt đồng thời diễn ra hai quá trình: cháy nhiên liệu sinh nhiệt và truyền nhiệt cho vách buồng đốt. Nhiệt lượng truyền cho các vách chủ yếu bằng bức xạ nhiệt. Thành phần đối lưu khơng lớn và trong các tính tốn cĩ thể bỏ qua.
Lượng nhiệt hữu ích sinh ra trong lị đốt:
Qt = Q p-1H Q0' ! n n - q4+q6) + Qkk + Qbd + r-I,th 100 - q 4 (L31)
ở đây ngồi những ký hiệu đã rõ, cĩ các ký hiệu khác:
Qkk - lượng nhiệt khơng khí đem theo vào buồng đốt, kJ/kg; r.I, t h - nhiệt lượng của khí tái tuần hồn (xem mục 1.10); Iu h - entanpi của khí trích từ luồng khí để tái tuần hồn, kJ/kg; r - lượng (tỷ lệ) khí trích để tái tuần hồn.
Tỷ số giữa lượng nhiệt nhận được của các bề mặt nung nĩng trong buồng đốt bằng bức xạ nhiệt (toả nhiệt trực tiếp) với lượng nhiệt sinh ra hữu ích trong buồng đốt gọi là hệ số toả nhiệt trực tiếp p = Qbx / QT.
Việc tính tốn trao đổi nhiệt trong buồng đốt trên cơ sở xác định lượng nhiệt thu bởi các bề mặt nung nĩng tương ứng với định luật Stefan - Boltzmann được tính bằng:
Qbx = C0a bd'FvFv (T4 - T 4v) (1.32) Mặt khác lượng nhiệt thu bởi các mặt nung nĩng cĩ thể được xác định theo phương trình cân bằng nhiệt:
Qbx = (pBp (Td.n - T " , ph).(VC)tb (1.33) ở đây Qbx - nhiệt lượng thu bởi các vách nung nĩng, kW;
Fv - diện tích các mặt tường bao buồng đốt, m2;
Tv - nhiệt độ thành buồng đốt; T - nhiệt độ trung bình sản phẩm cháy trong buồng đốt, K; Tđn - nhiệt độ đoạn nhiệt trong buồng đốt, K;
T s ph - nhiệt độ sản phẩm cháy ở lối ra buồng đốt; K;
(VC)tb - nhiệt dung trung bình của sản phẩm cháy trong khoảng nhiệt độ (Tdn - T sph), kJ / (kg.K);
a bj - độ đen của buồng đốt;
Bp - lưu lượng (tiêu hao) nhiên liệu trong một giây, kg/s; (p - hệ số giữ nhiệt.
Hiệu suất nhiệt của các vách buồng đốt:
^manchan = x.ẽ, (1.34)
ở đây ị - hệ sơ' bám bẩn của các vách, phụ thuộc vào chủng loại nhiên liệu và đặc tính của
vách (xác định theo bảng trong các tài liệu chuyên ngành), độ bám bẩn càng lớn hay nĩ càng cách nhiệt với buồng đốt thì £, càng nhỏ; X - hệ số gĩc của vách, là tỷ số giữa bề mặt nhận bức xạ của các vách H bxanchan với bề mật vách FlbaLnhh , X = H bxanchan/ F™nchan, phụ thuộc vào cách bố trí các ống và khoảng cách tới tường buồng đốt (xem hình 1. 12).
N hiệt độ đoạn nhiệt (lý thuyết) của quá trình cháy xác định theo cơng thức Tdn = Qt / (VC)tb + 273; hệ số giữ nhiệt trong buồng đốt cp = 1 - q5 / 100.
Ảnh hưởng của vị trí tâm ngọn lửa theo chiều cao buồng đốt xác định theo hệ số thực nghiệm M:
M = A - B.xbd (1.35)
Giá trị A và B xác định theo chủng loại nhiên liệu. Vị trí tâm ngọn lửa của buồng đốt cĩ kích thước đã rõ sẽ xác định nhiệt độ ở lối ra buồng đốt, cịn khi
nhiệt độ dã xác định thì vị trí này sẽ ảnh hưởng nhiều tới bề mặt nung nĩng trong buồng đốt.
Khi tính tốn thiết kế chọn sơ bộ nhiệt độ ở đầu ra buồng đốt T và xác định bể mặt nhận bức xạ của các vách trong buồng đốt Fv, m2, theo cơng thức:
H ình 1.12. Hệ số gĩc của vách
cĩ một dãy ống trơn (nhẵn): 1- cĩ tính đến bức xạ của tường khi //d > 1,4; 2- cũng vậy //d = 0,5; 3- cũng vậy khi / = 0.
Nhiệt độ ở đầu ra của buồng đốt chọn theo đặc
tính kỹ thuật của nhiên liệu rắn, cịn với nhiên liệu dầu và khí chọn theo tỷ lệ tối ưu giữa các bề mặt bức xạ và bề mặt đối lưu của buồng đốt.
Đại lượng xb d lấy bằng tỷ lệ tương đối giữa vị trí các vịi đốt xb d = hv d.Hb d (các giá trị h d và Hb d xác định theo bản vẽ phác thảo - xem hình 1.9 và 1.11).
Khi tính tốn kiểm tra ta giải bài tốn ngược. Theo giá trị cho trước bề mặt các tường vách của buồng đốt và các kích thước của nĩ, ta xác định nhiệt độ của sản phẩm cháy ở đầu ra buồng đốt theo cơng thức:
T' 0,6 ( 1 . 3 7 ) II Td.nh M Cọ VẹFy ^ bd Td.nd 9Bp(v c );h + 1 7. BỂ MẶT BỨC XẠ VÀ TÍNH TỐN THUÝ L ự c CÁC BỂ MẶT BỨC XẠ