Таблица 18

Расчётный состав дымовых газов при давлении 1 атм (0,1 МПа) (парциальные давления компонентов в кПа, то есть объёмные доли компонентов в процентах)

Примечание. Снижение концентрации СО2 до 4% по ГОСТ 9817-95 или до 3% по НПБ

Примечание. Снижение концентрации СО2 до 4% по ГОСТ 9817-95 или до 3% по НПБ 252-98 считается завершением горения.

Значения степеней черноты с слоев газа, содержащих водяные пары или углекислый газ, приведены на рис. 109г и д. Цифрами у кривых указаны произведения рх1, где р - парциальные давления водяных паров и углекислого газа в кПа (см. табл. 18), а 1 - толщина слоя (средняя) в метрах (А.Л. Бергауз и др., Справочник конструктора печей прокатного производства, под ред. В.М. Тымчака, т. 1 и 2, М.: Металлургия, 1970 г.). Степени черноты слоев газа определяются из соотношения саТ4=.|к^в^о\, где а - постоянная Стефана-Больцмана, Т - абсолютная температура, к^ - коэффициент поглощения слоя газа на длине волны X (в профиле спектральных линий), - спектральная мощность излучения абсолютно чёрного тела (кривая Планка). Таким образом, слои прозрачных дымовых газов толщиной 0,5 м имеют степени черноты 0,1-0,2 и способны излучать тепло с мощностью до 20 кВт/м2 при температуре 1000°С.

В-третьих, дымовые газы обычно оказываются задымлёнными, то есть содержат раскалённые частицы сажи, имеющие температуру, равную температуре дымовых газов (см. раздел 5.7.11). Степени черноты дымового пламени бывают разными, иногда приближаясь даже к единице, так что мощности излучения факелов при 1000°С могут достигать 100 кВт/м2. Отметим, что теплопередача от факела, заполняющего весь топливник или дымоход (при коэффициенте избытка воздуха, близком к единице), определяется площадью внутренней поверхности топливника точно так же, как и кондуктивно-конвективная теплопередача. Поэтому в развитом факельном режиме увеличение площади внутренней поверхности топливника (или иных теплосъёмных элементов) путём гофрирования (изломанности) даёт увеличение теплосъёма с дымовых газов (см. раздел 5.7.13).

В-четвёртых, очень большой вклад в тепловой баланс топливника даёт излучение раскалённых углей, особенно на завершающем этапе топки, когда на решётке остаются только древесные угли, сгорающие беспламенным образом. Если вся решётка завалена углями, то проскок кислорода через угли маловероятен, коэффициент избытка воздуха близок к единице, дымовые газы и горящие угли должны иметь высокую температуру. Однако, температура продуктов сгорания Т вовсе не равна 2000°С. Дело в том, что теплота сгорания углей преобразуется не только в теплосодержание раскалённых дымовых газов, но и в тепловое излучение углей qy=QyGy=Sy•aT4+(l + ll,5)Cp•Gy•AT, где Цу=8100 ккал/кг - теплота сгорания углерода (углей), ву (кг/сек) - скорость сгорания углей, 8У - площадь слоя углей, Ср=0,32 ккал/кг-град - средняя теплоёмкость дымовых газов, величина 11,5 в скобках является стехиометрическим коэффициентом углерода по воздуху (для сжигания 1 кг углерода требуется 11,5 кг воздуха). Так, в соответствии с расчётом по указанному соотношению при площади слоя углей 20x20 см при скорости сгорания углей 1,2 кг/час (мощность горения 11,3 кВт) слой углей имеет температуру 900°С и излучает 4,7 кВт лучистого тепла, а при скорости сгорания углей 4,7 кг/час (мощности горения 44 кВт) слой углей имеет температуру 1200°С и излучает 11,5 кВт лучистого тепла. Таким образом, при увеличении расхода воздуха мощность излучения слоя углей на решётке постоянной площади растёт количественно, но относительная доля излучения в тепловом балансе топливника снижается. Аналогично, при уменьшении площади слоя угля при неизменном расходе воздуха температура слоя растёт, но доля излучения падает. Поэтому, если дачник хочет, чтобы его металлическая печь выдала всё тепло от горения углей в стенки топливника (причём в виде излучения), то надо делать решётку побольше и угли распределять на большую площадь, а скорость подачи воздуха сделать минимально необходимой. Такой режим очень выгоден для поддержания тепла в бане после протопки. Если же угли быстро выжечь большим потоком воздуха, как часто рекомендуется в литературе, то всё тепло вылетит в трубу, и при отсутствии дымооборотов безвозвратно потеряется без пользы для бани.

Страницы: 1 2 3 4 5 6