Расчёт напора вентилятора

Напор вентилятора представляет собой сумму напора на выходе из головки горелки и потерь давления на отдельных участках системы воздухоподачи и головки горелки.

Обозначим полезный напор вентилятора Hвент и проверим, выполняется ли следующее условие:

 

где:

Η1 - аэродинамическое сопротивление в камере сгорания котла;

Н2 - потери давления в головке горелки;

Н3 - потери давление в воздуховодах;

Н4 - потери давления в воздухоподогревателе.

Все потери давления берутся для реальной температуры воздуха и высоты над уровнем моря.

Камера сгорания

Аэродинамическое сопротивление в камере сгорания является проектным значением и равно Н1 = 1500 Па.

Головка горелки

Потери давления в головке горелки мы можем получить из графиков, предоставляемых производителем горелок, как зависимость от расхода воздуха или тепловой мощности.

Если головка горелки регулируемая, то мы должны опираться на ту характеристическую кривую, которая получена в лаборатории (для такого же положения головки, при котором она будет реально работать).

В нашем случае потери давления на головке горелки равны Н2 = 27 мбар = 2700 Па.

Это значение соответствует стандартной температуре 20°С. Поэтому полученное значение надо скорректировать на коэффициент Кc (см. таблица 30), соответствующий температуре 150°С.

Рисунок 101. Потери давления на головке горелки серии ΤΙ - сторона воздуха

Скорректированное значение потери давления будет равно:

 

Воздух, поступающий в головку горелки, берётся с высоты над уровнем моря большей, чем стандартная. Поэтому потери давления надо скорректировать ещё раз разделив Н2 на коэффициент F (таблица 22), соответствующий высоте над уровнем моря 1000 метров.

Следовательно, реальные потери давления на головке горелки будут равны:

 

 

Воздуховоды

Сечение воздуховодов должно удовлетворять следующим требованиям:

· ограничивать напор на вентиляторе;

· ограничивать внутреннюю скорость воздуха;

· соответствовать реальным габаритам системы.

Поскольку в нашем случае нет никаких ограничений по размерам, установим максимальную скорость 20 м/с и по окончании расчётов проверим, не превышает ли потеря давления в воздуховоде 500 Па. Из приведённого ниже графика (рис. 100), для скорости 20 м/с и расхода 2586 л/с (9331 м³ /час), диаметр сечения воздуховода должен равняться 450 мм.

Если снова обратиться к графику, то увидим, что относительные потери давления е = 9 Па/м.

В воздуховоде предусмотрены два плавных поворота на 90°, безразмерный коэффициент потерь которых равен ξ = 1. Теперь мы можем подсчитать потери давления в местных сопротивлениях по уже известной формуле:

 

Предположим, что длина воздуховода составит 20 метров. Потери давления Н3 будут равны:

 

Однако воздух попадает в воздуховод при температуре и высоте над уровнем моря, которые отличаются от стандартных значений. Из-за этого изменяются плотность воздуха и потери давления. Поэтому полученное выше значение Н3 необходимо скорректировать на коэффициент Кс = 1,19, который соответствует характеристикам воздуха (40°С, 1000 метров над уровнем моря).

 

Таблица 30. Корректирующий коэффициент Кс для расчета напора и производительности вентилятора горелки (в зависимости от температуры и высоты над уровнем моря)

Высота над уровнем моря	Коэффициент Кс
	ВОЗДУХ, °С
Μ	0	20	30	40	50	60	70	80	90	100	120	140	150
0	0,920	0,987	1,021	1,055	1,088	1,122	1,156	1,189	1,223	1,257	1,324	1,391	1,425
100	0,932	1,000	1,034	1,068	1,102	1,136	1,171	1,205	1,239	1,273	1,341	1,409	1,443
500	0,976	1,047	1,083	1,119	1,154	1,190	1,226	1,261	1,297	1,333	1,404	1,476	1,511
750	1,006	1,079	1,116	1,153	1,190	1,227	1,263	1,300	1,337	1,374	1,448	1,521	1,558
1000	1,038	1,114	1,152	1,190	1,228	1,266	1,304	1,342	1,379	1,417	1,493	1,569	1,607
1250	1,067	1,145	1,184	1,223	1,262	1,301	1,340	1,379	1,418	1,457	1,535	1,613	1,653
1500	1,101	1,182	1,222	1,263	1,303	1,343	1,384	1,424	1,464	1,505	1,585	1,666	1,706
1750	1,136	1,220	1,261	1,303	1,344	1,386	1,428	1,469	1,511	1,552	1,636	1,719	1,760
2000	1,174	1,259	1,302	1,345	1,388	1,431	1,474	1,517	1,560	1,603	1,689	1,775	1,818
2250	1,206	1,294	1,339	1,383	1,427	1,471	1,515	1,559	1,604	1,648	1,736	1,824	1,869
2500	1,251	1,342	1,388	1,434	1,480	1,525	1,571	1,617	1,663	1,709	1,800	1,892	1,938
2750	1,284	1,378	1,425	1,472	1,519	1,566	1,613	1,660	1,707	1,755	1,849	1,943	1,990
3000	1,321	1,417	1,466	1,514	1,562	1.611	1,659	1,708	1,756	1,804	1,901	1,998	2,046

Рисунок 102. Потери давления в воздуховодах с круглым сечением

Воздухоподогреватель

Для подбора воздухоподогревателя необходимо знать три параметра:

1. расход воздуха через воздухоподогреватель;

2. расход дымовых газов через воздухоподогреватель;

3. разность температур на входе и выходе воздуха из подогревателя.

Давление в воздухоподогревателе может меняться по двум причинам:

1. изохорное преобразование (при постоянном объёме), когда происходит теплообмен между дымовыми газами и воздухом;

2. механическое сопротивление трубного пучка.

Производители воздухоподогревателей дают характеристическую кривую для каждою теплообменника при высоте над уровнем моря и температуре воздуха на входе и выходе.

Значение это необходимо скорректировать, если температура воздуха на входе и выходе будет отлична от расчётной и если воздухоподогреватель будет смонтирован на другой высоте над уровнем моря.

На установленном в данной системе воздухоподогревателе происходят потери давления, соответствующее расходу 9331 м³ /час, при этом температура увеличивается на 110°С (с 40°С до 150°С). Допустим, что стандартный воздухоподогреватель при таких условиях имеет потери давления Н4 = 500 Па.

Поскольку воздухоподогреватель установлен на высоте 1000 метров над уровнем моря, эти потери давления необходимо скорректировать на коэффициент Кс, в результате чего получим:

Реальный напор вентилятора. Итак, полезный напор, который должен обеспечивать вентилятор, равен:

Из таблиц, предоставляемых производителем (например см. таблицу 31), выбираем модель вентилятора.

В данном случае производитель предоставил характеристическую кривую при условии работы на воздухе с температурой 40°С, поэтому для реального напора и для скорректированной производительности по воздуху Gскорректированное(H) 8739 м³ /час, мы получим модель вентилятора: GBJH07120. Для него необходимо выбрать направление нагнетательного патрубка по отношению к всасывающему патрубку

Таблица 31. Таблица выбора вентилятора

	Расход (м³ /час)
Модель вентилятора	3000	4000	5000	6000	7000	8000	9000	10000	11000	12000	13000	14000	15000	16000	17000	18000	19000	20000
	Статическое давление воздуха (мм вод. столба)
GBJH06630	600	550	500	450	400	300
GBJI06310	650	625	600	550	525	500
GBJH06320	710	700	675	650	600	550
GBJH06380			760	710	680	640
GBJI06340			700	675	650	630
GBJI06320			650	600	575	535	490	450	390	330
GBJI06360			740	700	660	625	590	550	500	450	400
GBJH07120					840	810	790	750	700	650	600
GBJI07100					830	875	850	825	800	770	740
GBJH07170					940	910	880	850	800	750	700	625	560	490	410
GBJI07080					810	780	755	725	695	650	610	585	530	490	425	390	330
GBJI07120						895	875	850	820	790	750	720	690	640	585	545	495	440
GBJI0800A								1025	1005	990	875	845	910	885	855	815	790	750

Рисунок 103. График производительности вентиляторов серии GBJ

Реальную рабочую точку вентилятора необходимо проверить по характеристической кривой.

Как видно из графика на рис. 103, рабочая точка попадает на середину характеристической кривой вентилятора. Это означает, что мы сделали правильный выбор. Далее необходимо проверить, правильно ли выбрана модель вентилятора. При увеличении высоты над уровнем моря и температуры нагнетаемого воздуха производительность вентилятора снижается. Для расчета номинальной мощности эл. двигателя вентилятора необходимо воспользоваться таблицей 32, в которой указаны коэффициенты расчёта номинальной мощности двигателя в зависимости от высоты над уровнем моря и температуры нагнетаемого воздуха. Мощность двигателя всегда должна быть больше, чем мощность, потребляемая вентилятором при реальной производительности. Необходимо помнить, что потребляемая вентилятором мощность уменьшается на тот же коэффициент F, который мы предварительно взяли для повышенной высоты над уровнем моря и повышенной температуры.

 

Таблица 32. Коэффициент коррекции мощности, в зависимости от температуры воздуха и высоты над уровнем моря

	Высота над уровнем моря, м
Температура (°С)	4000	3000	2000	0-1000
0	1,98	1,2	1,3	1,3
10	1	1.1	1.2	1,3
20	0,9	1	1,1	1.2
30	0,8	0,9	1	1,1
40	0,7	0,8	0,9	1
50	0,6	0,7	0,8	0,9
60	0,5	0,6	0,7	0,8

 

 

Выбор газовой рампы.

 

Как правило, газовая рампа для горелок такой мощности состоит из двух элементов:

1. блок клапанов (предохранительный и регулирующий);

2. редуктор давления.

Блок клапанов выбирается в зависимости от потерь давления на головке горелки со стороны газа. Для горелок серии ΤΙ далее приведены характеристические кривые, для природного газа.

Если полная тепловая мощность равна 6410 кВт, сумма потерь давления на дроссельной заслонке и на головке равна 24 + 6 = 30 мбар (3000 Па).

С помощью графика на рис. 105 мы можем выбрать типоразмер блока клапанов DMV100/1, потери давления на котором равны приблизительно 30 мбар (3000 Па).

 

 

Поэтому сумма потерь давления на головке и на блоке клапанов равна:

 

Давление подачи газа равно 2 бар. Поэтому нам потребуется блок редуктора высокого давления. Он должен обеспечивать давление на выходе, равное 60 мбар. Расход газа через него будет равен:

 

Из таблицы 33 на редукторы высокого давления для горелок Riello (>500 мбар - макс 4 бар) мы можем выбрать редуктор HPRT 750 с пружиной типа BP, которая обеспечивает давление на выходе из редуктора в диапазоне от 60 до 110 мбар.

Таблица 33. Таблица выбора редуктора высокого давления

Группа регулирования высокого давления ( Pi > 500 мбар - макс 4 бар)
Модель	Версия	Давление на выходе мбар.	DN вход	Per. Клапан	DN выход	Макс, давление [бар]	Давление на входе, [бар]	Макс, расход [Нм³ /час]	Макс. расход сжиж. нефт. газ [Нм³ /час]
HPRT	80	27-60	1"1/2	D50	1"1/2	4	1,5	74	45
HPRT	160	27-60	1"1/2	D100	2"	4	1,5	148	90
HPRT	250	65-120	2"	D 160/32	65	4	1,5	237	145
HPRT	500	100-200	65	D 250/40	65	4	1,5	445	371
HPRT	750	100-200	80	D 250/50	80	4	1,5	807	493
HPRT	1000	155-230	100	N50	100	4	1,5	1212	739
HPRT	1500	150-220	100	N65	100	4	1,5	1424	869
HPRT	2000	150-220	125	N80	125	4	1,5	2489	1519

Рисунок 104. Потери давления на головке горелки и дроссельной заслонке для горелок серии TI - сторона газа

Рисунок 105. Потери давления на блоке клапанов DMV

 

 

⇐ Предыдущая28293031323334353637Следующая ⇒

Поделиться: