Расчёт сопротивления воздухоподогревателя.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Воздухоподогреватель представляет собой пучок линейных труб. Дымовые газы проходят внутри труб (снизу вверх или сверху вниз), которые снаружи омываются нагреваемым воздухом. Расположение труб может быть как коридорного вида, так и шахматного. Соответственно сопротивлением воздухоподогревателя будет являться сопротивление поперечно омываемого коридорного или шахматного пучка труб.

Средняя температура воздуха в воздухоподогревателе:

º С.

Пересчитаем расход воздуха V и его плотность для воздухоподогревателя:

, (кг/м³).

;

, (м³/ч)

При аэродинамическом расчёте выберем:

количество Z₁ = 33 и Z₂ = 53, шаг S₁ = 45 мм и S₂ = 60 мм труб в поперечном и продольном сечениях соответственно, диаметр d = 30 мм, высота h = 2500 мм и толщина стенок s = 3 мм труб.

Ширина воздухоподогревателя равна:

(мм).

Длина воздухоподогревателя определяется по формуле:

(мм).

Площадь живого сечения пучка равна:

, (м²).

Скорость воздуха в воздухоподогревателе равна:

(м/с).

Расположение труб в воздухоподогревателе — коридорное, трубы — гладкие.

Определим потери давления в воздухоподогревателе:

относительный поперечный шаг труб в пучке

;

т.к. , следовательно расчет ведем по формуле

;

тогда мм.вод.ст. = 1270 Па

Присоединение трубы участка 2–2' к воздухоподогревателю происходит с помощью резкого расширения: начальное сечение 710х1800 мм, конечное — 2500х3150 мм.

Коэффициент сопротивления при резком расширении прямого канала определяется в зависимости от отношения меньшего сечения к большему:

Тогда ξ _вых = 0, 55.

Потери давления при резком расширении:

(Па).

Потери давления на участке с учетом потерь в воздухоподогревателе составляют:

(Па).

3.6. Расчет участка 2′ –3.

Этот участок воздухопровода соединяет выход воздухоподогревателя с трубопроводами, подающими подогретый воздух к горелкам.

Объём подогретого воздуха V_В, м³/ч, подаваемый в топку, определяется по формуле:

где t_пв — температура подогретого воздуха, °С.

(м³/ч).

Площадь поперечного сечения равна:

(м/с).

Соответственно полученной площади выбираем по ГОСТу размеры и вид трубы:

Труба 1250× 1800 мм;

(м²);

(м);

Скорость воздуха в трубе:

(м/с).

Плотность подогретого воздуха равна:

(кг/м³).

Динамический напор равен:

(Па).

Рассчитываем потери от трения:

(Па).

Выход воздухоподогревателя соединяется с трубой участка посредством пирамидального конфузора (3150х2500 мм → 1250х1800 мм).

Коэффициент местного сопротивления пирамидального конфузора определяется в зависимости от большего угла сужения α. Больший угол сужения будет при уменьшении ширины воздухоподогревателя до ширины трубопровода:

;

Получаем .

Так как угол 20° < α < 60°, то коэффициент местногосопротивления конфузора ξ = 0, 1. [АРКУ Мочан с174]

На участке также находится поворот на угол 90°, коэффициент местного сопротивления которого ξ = 1.

Потери давления в местных сопротивлениях составляют:

(Па).

Суммарная потеря давления на участке равна:

(Па).

3.7. Расчет участка 3–4.

По расходу топлива определяем количество горелок, используемых в котельной установке. Для этого данный расход делим на производительность горелки по газу. Возьмём горелку РГМГ-30, у которой производительность по газу равна 4060 м³/ч. Тогда число горелок равно:

13850/4060 = 3, 411

т. е. устанавливаем 4 горелки.

Для осуществления подвода воздуха к горелкам, в начале участка 3–4 поставим симметричный разделяющий тройник. Каждая ветка тройника направляет поток воздуха к одной горелке. Поскольку ответвления к горелкам симметричные, то для определения потерь давления на участке 3–4 достаточно вычислить потери в одной ветке.

Для расчета разделим участок 3-4 на два: 1’- участок до ответвления потока на первую горелку; 2’- участок после ответвления. Сопротивлением участка 3-4 будет суммарное сопротивление этих участков.

Участок 1ʹ.

Данный участок содержит поворот на угол 90^о в симметричном тройнике.

Так как в тройнике поток делится на две равные части, объем воздуха, проходимый через участок, равен половине расхода на предыдущем участке:

(м³/ч).

площадь поперечного сечения

(м²).

Соответственно полученной площади выбираем, согласно ГОСТ24751-81, размеры и вид трубы:

труба 900 1250 (мм);

(м²);

(м).

Рассчитываем скорость воздуха в трубе:

(м/с).

плотность подогретого воздуха равна =0, 616 (кг/м³).

Динамический напор

, (Па).

Потери давления от трения

, (Па).

Коэффициент сопротивления при повороте в симметричном тройнике определяется так же, как при боковом ответвлении в несимметричном тройнике при , где F_c-площадь живого сечения трубы до ответвления; F_б-площади живого сечения бокового ответвления тройника; F_П-площадь живого сечения трубы в проходе тройника.

При равенстве скоростей до ответвления и в боковом ответвлении при ответвлении на угол 90^о коэффициент местного сопротивления [рис 14].

Потери давления в местных сопротивлениях

, (Па).

Суммарные потери давления на участке 1’ составляют

, (Па).

Участок 2ʹ.

На данном участке находится разделяющий несимметричный тройник, площадь ответвления в котором равна площади прохода и соответственно объемы воздуха, проходимые через проход и ответвление, равны.

Объем воздуха, проходимый через проход тройника ( участок 2’) и через ответвление, равен

(м³/ч).

площадь поперечного сечения

(м²).

Соответственно полученной площади выбираем, согласно ГОСТ24751-81, размеры и вид трубы:

труба 710 800 (мм);

(м²);

(м).

Рассчитываем скорость воздуха в трубе:

(м/c).

Плотность подогретого воздуха: =0, 616 (кг/м³).

Динамический напор

, (Па).

Потери давления от трения

, (Па).

Коэффициент местного сопротивления в проходе тройника определяется в зависимости от отношения скоростей после и до ответвления.[рис 14]

, (Па).

Суммарные потери давления на участке 2’

, (Па).

Суммарное сопротивление участка 3-4 принимается равным:

, (Па).

Расчет участка 4–5.

На данном участке происходит соединение воздухопровода с горелочными устройствами. Рассчитываем сопротивление воздухопроводов к каждой из горелок на одной ветке участка 3-4, а затем, выбрав участок с максимальным сопротивлением, получим потери на участке 4-5.

Подвод к первой горелке:

Данный подвод является ответвлением несимметричного тройника в начале участка 3-4 (2’) под углом 45^о, на котором также находятся поворот на угол 45^о и соединение а вводом в горелку.

Объем воздуха, проходящий через участок 4-5, равен

м³/ч.

площадь поперечного сечения равна

м².

Соответственно полученной площади выбираем, согласно ГОСТ24751-81, размеры и вид трубы:

труба 710х800 мм.

м²;

м.

Рассчитываем скорость воздуха в трубе:

м/с.

плотность подогретого воздуха равна =0, 616 кг/м³.

Динамический напор

Па.

Потери давления от трения

Па.

Коэффициент местного сопротивления бокового ответвления тройника на угол 45^о определяется в зависимости от отношения скоростей после и до ответвления. При их равенстве коэффициент местного сопротивления .[рис 14]

; ;

Потери давления от местных сопротивлений составляют

Па.

Суммарные потери давления на подводе к первой горелке составляют

Па.

Подвод ко второй горелке:

На данном участке воздухопровода находится поворот на угол 45^о от участка 3-4 (2’) и соединение трубы с вводом в горелку ( =0, т.к. одинаково поперечное сечение воздухопровода и ввода в горелку).

Объем воздуха, проходящий через данный участок, равен объему воздуха, проходящему на участке 3-4 (2’), т.е. 31286, 35 м³/ч. расчеты трубопровода остаются неизменными по сравнению с участком 3-4 (2’), следовательно, остаются неизменными скорость воздуха и динамический напор.

Потери давления от трения составляют

Па.