Прошу помощи в расчёте тт котла

Это следующие две части истории. Про смешивание, и теплообмен.
Когда плотные концентрированные струи газов вырываются на поверхность, они врезаются в среду уже сгоревших газов- продуктов горения, недосгоревших газов, и функционально вторичного воздуха, который, из полезного нам окислителя, состоит процентов на двадцать. То-есть, там находится не равномерная смесь разных газов, а смесь из струй, кластеров, нитей, клубов и вихрей.., разных газов, с повышением концентрации от краёв к центрам.
И, полезная нам реакция окисления, происходит не во всём газообразном объёме, а только на границах концентраций, только полезных нам газов. Сгорание на границах происходит с выделением энергии - интенсивность движения и давление возрастает, и полезные нам концентрации отдаляются друг от друга, уплотняются, смешиваются с продуктами горения и не успевшими до конца окислиться газами, которым необходимо снова смешение с окислителем, и уже немного иная стартовая температура. И всё это вместе движется от поддувала к выходу.
Поэтому, для как можно более полного сгорания полезной нам части, мы вынуждены впускать в зону горения количество воздуха большее, чем необходимо и достаточно.
Этот воздух для смешивания частично нужен, а для всего остального однозначно лишний, бо холодный и увеличивает массовый расход газов через зону горения, а соответственно и скорость - сокращает время нахождения газов в зоне высокой температуры. Как бы, без этого вреда не было бы пользы. Поэтому, чем меньше удастся выдержать соотношение между реальным расходом воздуха, и необходимо-достаточным, тем нам больше пользы.

 

То-есть, про теплообмен уже не надо?

 

А Юрий против.
Вот честно, не назло.
Тогда начну с конца. С идеального случая. Чем дальше мы от идеального случая, тем хуже нам.
Идеальный котёл - изменяемого диаметра сфера с вакуумом, и абсолютно чёрными стенками внутри. В центре есть точка с постоянной температурой в тыщумильйонов градусов. А наружная поверхность сферы - потребитель.
Всё так, потому что всё, что имеет температуру, излучает. Причём, чем больше температура, тем "сильнее" излучает, и излучает с максимальной регистрированной скоростью - скоростью света. А всё, что поглощает излучение "горячее" собственного - нагревается, потенциально до температуры "излучателя". А "излучатель" стремится остыть до температуры "поглотителя". Из точки, излучение распространяется во все стороны.
Никто ещё до конца толком не в курсе, как и почему излучает, есть только теории. Поэтому примем излучение за "чёрный ящик" - излучает, и ладно, пользуемся не вникая.
Выходит, что поглощение излучаемого горячими телами тепла - самый действенный способ передачи тепла. Бо потенциально полная передача, без посредников, и со скоростью света.
На пути к идеалу, что мы можем сделать: заставить, генерированные нами из топлива, органические газы сгорать как можно жарче, в ограниченном объёме, в одном месте, и "на виду" у поглотителя;
поддерживать температуру "поглотителя" как можно ниже, для более полного поглощения;
постараться минимизировать поглощение излучения "левыми агентами" - отработавшими газами, бо они сами сильно не нагреваются - имеют малую плотность - занимают много объёма на единицу массы, и их потом заставляй прижиматься-тереться о стенки -отбирай у них тепло контактом, так как излучения от них мало, из-за малой плотности и низкой температуры, а тепло они уносят, пусть мало, но самих газов много.
Этого добиваются такими примерно методами: в пределах разумного, разделяют, во времени и/или пространстве, генерацию газов, и их "жаркое" сгорание;
жаркое горение удерживают "на виду" у поглотителя хорошей теплопроводности, омываемого достаточным количеством, достаточно низкой температуры теплоносителем;
поскольку раскалённые горящие газы не стоят на месте, стараются максимально увеличить их путь относительно "поглотителя", закручивая в вихри...
С большинством из таких задач, справляется так называемый "катализатор". Штука, которая участвует в процессе, но массу свою не расходует на процесс. Это тугоплавкая, туготеплопроводная хрень, некоторые элементы состава которой, ещё и есть химическим катализатором горения некоторых тугогорящих газов. Обожжённая земля, керамика - дешёвый и сердитый катализатор.
Он обеспечивает жаркое горение в одном месте - раскаляется до высокой температуры, интенсивно излучает, и газы, приближаясь и соприкасаясь с ним, "вспыхивают" более жарким огнём, быстрее растрачивая свой энергетический потенциал. Он является "разгонной зоной и/или каналом" - газы, приближаясь и "вспыхивая", резко увеличиваются в объёме, что, при сохранении динамики движения "на выход", локально увеличивает скорость течения, а значит, качество смешения с окислителем, и даёт возможность увеличить путь. И в увеличении пути, сам катализатор принимает участие - он часто выступает ещё в качестве завихрителя - турбулизатора, для раскалённых газов, чтоб они подольше побыли на одном месте, не останавливая своего движения.
Катализатором может быть футеровка ядра, "окно" из шахты с щелями, часть газохода - кирпич с дыркой.., просто керамический штырь, или камень как-то где-то торчащий... Из металла катализатор хреновый - очень быстро расходует свою массу в процессе, быстро проводит тепло, и плавится как-раз при "хорошей" температуре катализа.
А вот те остатки тепла, что не удалось, в приближении к идеалу, отобрать от излучения, уже, куда деваться, приходится снимать с отходящих газов. Эти процессы уже, с точки зрения "идеального случая", лишние, вторичные, от безысходности.., поэтому их нужно обеспечивать с минимальными ресурсными и массовыми вложениями, по злому.
И методы тут такие же несложные - максимально возможно увеличить путь газов, относительно минимально возможной площади теплообмена.

 

А что это за формула? И какой в ней смысл?