Гидравлический расчет водяных систем отопления.

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 8Следующая ⇒

Нагревательные приборы постоянно выделяют тепло и убыль тепла возникает горячая вода, поступающая в прибор, таким образом необходимо определить при расчете скорость (и распад воды в подводящих трубопроводах). Циркуляция (движение по кругу) возникает в силу работы насоса (системы с искусственной циркуляцией) или счет разностей плотностей горячей и охлажденной воды (системы с естественной циркуляцией). Так как длины труб определяются строительными нормами, то подбираются обычно диаметры трубопроводов.

Расчет циркуляционного давления в системах с естественной циркуляцией (материал этого параграфа взят из конспекта лекций О.Н. Медведевой)

В данном приборе вода в системе отопления движется по замкнутым контурам: нити – нагревательный прибор – котел. Эти контуры называются кольцами циркуляции.

Рассмотрим кольцо циркуляции через какой – нибудь нагревательный прибор и рассмотрим его отдельно. Будем считать, что в верхней половине прибора горячая вода, а в нижней половине – охлажденная (предполагали, что в трубах остывание не происходит).

Рассмотрим в качестве контрольного сечения 1-1 на горизонтальном участке обратного трубопровода перед котлом, (рис.2.6).

Рис 3.1 Схема кольца циркуляции

На это сечение оказывают гидростатическое давление два столба жидкости: правый и левый (P = ρ gh)

Давление справа:

(3.6)

Давление слева:

, (3.7)

где g – ускорение свободного падения;

h₁, h₂, … - высота соответствующего столба жидкости;

ρ – плотности горячей и обратной воды при расчетных температурах t₂ и t₀. Из формул (3.6) и (3.7) видно, что Н _прав > Н _лев.

Разность гидростатических давлений заставляет воду перемещаться по кольцу циркуляции.

= Р_прав - Р_лев= (3.8)

Введем обозначение

(3.9)

тогда учитывая (3.8), примем вид

= gh ( - ) (3.10)

Следовательно, циркуляционное давление зависит от разности плотностей обратной и горячей воды, а также от разности высот между центром нагрева и центром остывания.

Располагаемое циркуляционное давление

1.При отсутствии насоса располагается (существующее) давление в кольце циркуляции:

= gh ( - ) (3.11)

2. При наличие насоса

Рн= gh ( - ) + p_нас(3.12)

Насосное циркуляционное давление Рн принимается на основании следующих рекомендаций:

а) системы отопления, подключенные к собственной котельной, Рн = 100 , где Рн – насосное циркуляционное давление, Па;

– протяженного самого длинного кольца циркуляции, м;

б) системы отопления, подключенные непосредственно к тепловой сети,

Рн = ∆ pтс,

где ∆ pтс – фактический перепад давлений между подающим и обратным трубопроводами тепловой сети в точках подключения отопительной системы;

в) системы отопления, подключенные к тепловой сети через водоструйный насос – элеватор, Рн = 10-20 кПа.

Расчет потерь давления в кольце циркуляции

Давление Рр в кольце циркуляции необходимо для преодоления гидравлических сопротивлений. Гидравлические потери делятся на потери по длине и местные.

Потери давления по длине трубопровода определяются по формуле Дарси – Вейсбаха

(3.13)

Где Рe – удельные потери давления, Па/м;

e и d – длина и диаметр трубопровода, м;

- плотность воды кг/м³; V – средняя скорость движения воды м/с; ƛ - коэффициент гидравлического сопротивления.

Если на расчетном участке имеются местные сопротивления, то потери давления в них находятся по формуле

(3.14)

где Рм – потери давления в местных сопротивлениях, Па.

Численные значения коэффициентов ƺ находятся в справочной литературе.

Общие потери давления на всех участках циркуляционного кольца определяются как

(Ре + Рм) (3.15)

Условие расчетной циркуляции воды по кольцу реализует уравнение

Рр = (Ре + Рм)

На практике принимают Рр > (Ре + Рм) на 10 – 15 %. (3.16)

Лекция № 8

Топливо, котлы и котельные установки.

Топливо и процессы горения.

В качестве топлива могут быть использованы все те вещества, которые при сгорании выделяют большое количество теплоты, не создают вредных условий для окружающих и применение которых для получения теплоты является целесообразным и экономически выгодным.

По агрегатному состоянию топливо разделяют на твердое, жидкое и газообразное. По происхождению или по способу его получения – на естественные и искусственные.

Естественным, или природным, называют топливо, полученное в таком виде, в каком оно образовалось в природе (дрова, торф, ископаемые угли, нефть и природный газ).

Искусственным, называют топливо, полученное в результате переработки природного горючего различными способами.

В состав топлива входят горючая масса, влага и минеральные примеси, переходящие при горении в золу.

Углерод является основной составляющей топлива. При полном сгорании 1 кг чистого углерода выделяется 33900 кДж теплоты.

Баласт. В баласт входят вода и минеральные примеси, переходящие при горении в золу.

Теплотворность топлива.

Теплотворностью топлива называют количество выделившейся теплоты при полном сгорании 1 кг или 1 м³топлива (Q кДж/кг).

Условное топливо. При расчете расходе топлива пользуются понятием «условное топливо». Условным топливом называют топливо, теплотворность которого равна ~ 3·10⁴кДж/кг.

Реакции горения основных составляющих, возможно записать так:

Горение углерода

С + О₂ = СО₂

Горение свободного водорода

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О

Горение газа метана СН₄

СН₄ + 2О₂ = 2Н₂О + СО₂

Твердое топливо.

Древесина. Достоинствами древесины – небольшая зольность, длинное пламя и легкая воспламеняемость.

Торф – местное топливо, транспортировать его нецелесообразно (50% влаги и 11%минеральных примесей). Торф целесообразно газифицировать.

Горючие сланцы – древний торф, имеет большое сходство с ископаемым углем.

Горючие сланцы легко загораются и горят длинным коптящим пламенем. При сухой перегонке они разлагаются на кокс, смолу и побочные продукты.

Ископаемые угли – главный вид естественного твердого топлива.

а) Бурый уголь – залегает под землей не глубоко, имеет вид темной блестящей массы. Бурый уголь содержит до 50% влаги и до 30%минеральных примесей; низкосортное местное топливо.

б) Каменный уголь - содержит от 75% до 93% углерода; влажность – от 4 до 12%.

в) Антрацит – самый древний ископаемый уголь; влажность от 4% до 6%, зольность – 14-18%.

Жидкое топливо.

Естественное – нефть; в качестве топлива ее обычно не применяют.

Искусственное. В результате переработки нефти получают все виды жидкого горючего – бензин, лигроин, керосин. Мазут используют как котельное и моторное топливо.

Газообразное топливо.

Естественное – метан СН_4.

Искусственные - коксовый, мазутный, генераторные газы применяют при переработке нефти и твердого топлива.

Процесс горения топлива.

Используют три способа сжигания топлива - слоевой, факельный и вихревой.

Слоевой способ – способ сжигания топлива слоем на специальной решетке, называющий колосниковой, рис. 2.1

рис. 2.1.

Непосредственно на решетке 1в результате сгорания топлива образуется пористая подушка 2 из золы и шлака. На ней находится слой горящего топлива (угля)3, т.е. топлива из которого уже успели выделиться летучие вещества; на слой 3 подается слой свежего топлива 4. Здесь оно прогревается теплотой уже горящего топлива, затем подсушивается, т.е. из него испаряется влага, после чего начинается возгонка – выделение летучих веществ 5.

Горение летучих веществ и топлива сопровождается выделением теплоты и повышением температуры топочного пространства.Необходимый для горения 5 воздух поступает под колосниковую решетку.

При слоевом сжигании в топке всегда находится значительный запас горящего топлива, что создает устойчивость ее работы и позволяет при изменении нагрузки котла регулировать работу топки сначала только изменением количества воздуха, подаваемого в слой топлива.

При факельном способе сжигания топливо и необходимый для сгорания воздух специальными приспособлениями подаются в топочное пространство. Факельный способ сжигания в отличие от слоевого характеризуется непрерывным движением частиц топлива вместе с потоком воздуха и продуктами сгорания. Поэтому твердое топливо должно быть превращено в пылевидное состояние. Размер частиц пыли измеряется микронами.

2.2. Топочные устройства. Устройство, где протекает процесс горения топлива, называют топочным устройством (топкой).

Любую промышленную топку можно рассматривать как сочетание горелочного устройства с топочным пространством (камерой)

При сжигании твердого топлива горелочным устройством служит колосниковая решетка, поддерживающая кусковое топливо. При сжигании жидкого и газообразного топлива горелочным устройством являются форсунки или горелки, подающие в топку распыленное топливо и необходимый для горения воздух.

В топке и ее газоходах располагаются поверхности нагрева котла, которые воспринимают теплоту, обращающуюся от сгорания топлива в топке.

Рис. 2.2.

На рис. 2.2. представлена простейшая слоевая топка. Топливо через загрузочную дверцу 1 периодически забрасывается на колосниковую решетку. При нагревании топливо подсушивается и из него выделяются летучие вещества, которые, смешиваясь с воздухом, сгорают в топочном пространстве 4.

Камерные топки. Камерные топки предназначены для сжигания пылевидного, мелкодроблёного, жидкого и газообразного топлива. Камерная топка, рис.2.3. представляет собой топочное пространство(камеру) без колосниковой решетки и загрузочной дверцы. Топливо и воздух, необходимый для сжигания, падают в топочную камеру форсунками или горелками.

рис.2.3.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 Следующая ⇒