Методика аэродинамического расчета

Для сжигания одного кубометра топлива требуется подавать в топку значительное по объему количество воздуха, около 10-14 м³/кг. В результате сгорания образуется количество газа, по весу почти равное весу топлива и воздуха, а по объему значительно больше их. Следовательно, для поддержания в топке необходимой напряженности горения надо обеспечить поступление в топку в каждую единицу времени значительного количества воздуха и одновременный отвод через газоходы котла в дымовую трубу образующегося в топке большого количества газообразных продуктов сгорания топлива.

Если необходимые поступление воздуха и отвод газов не будут обеспечены, то топливо не будет сгорать в достаточном количестве и теплопроизводительность котла снизится.

При движении газов внутри котла возникает сопротивление трения. Кроме того, в отдельных местах газоходов могут возникнуть дополнительные сопротивления, вызванные какими-либо препятствиями движению газов (повороты, изменение площади прохода и т. д.). Эти дополнительные сопротивления называются местными. Чтобы газы могли двигаться по газоходам с необходимой скоростью, и воздух мог поступать в топку, нужно иметь разность давлений, которая могла бы преодолеть все сопротивления, возникающие при движении газов от топки до устья дымовой трубы.

Для поступления воздуха и отвода газов в нужном количестве необходимо, чтобы существовало условие:

,

где - величина тяги или напора дутья или сумма того и другого, если они применяются одновременно; - сумма сопротивлений, возникающих при движении газов в газоходах, мм вод. ст.

Из этого выражения следует, что определение необходимой величины тяги или напора сводится к расчету сопротивлений, возникающих в газоходах при движении по ним газов. Если вычислена сумма сопротивлений, можно выяснить, какие тягодутьевые устройства необходимы для их преодоления. Расчет сопротивлений называют аэродинамическим расчетом.

Сумма сопротивлений складывается из сопротивлений элементов котельного агрегата, последовательно расположенных по ходу газов:

,

где - сопротивление топки, под которым понимать сопротивление колосниковой решетки и слоя топлива при слоевом сжигании топлива или сопротивление воздухоподводящих каналов и фронта топки при камерном сжигании топлива, Па; h_ок – сопротивление огневой камеры, Па; h_дт – сопротивление дымогарных труб, Па; h_пк – сопротивление поворотной камеры, Па; h_дт – сопротивление дымогарных труб, Па; - сопротивление дымоходов и дымовой трубы, Па.

В огнетрубных котлах учитываются сопротивления одной жаровой трубы, одной огневой камеры и одной дымогарной трубы. Остальные жаровые и дымогарные трубы и огневые камеры являются параллельными газоходами и при расчете не учитываются.

Сказанное относится к расчету величины тяги или напора. Площадь поперечного сечения дымовой трубы, необходимая для удаления газов, и производительность вентиляторов должны рассчитываться на полное количество образующихся в котле газов.

При сжигании газа сопротивление топки (фронта и воздухоподводящих устройств) может принимать различные значения в зависимости от теплового напряжения топочного объема и скорости воздуха в воздухонаправляющих устройствах. Сопротивление топки зависит главным образом от скорости подводимого через фронт воздуха. Увеличение этой скорости улучшает перемешивание частиц топлива с воздухом, что важно для высокофорсированных котлов, работающих с большими напряжениями топочного объема.

В огнетрубных котлах газы движутся внутри труб параллельно их оси (дымогарные и жаровые трубы, огневые камеры).

Для движения газов внутри трубы в условиях теплообмена

где - сопротивление трения при течении газов внутри трубы, мм вод. ст.; - коэффициент трения; - длина трубы, м; - внутренний диаметр трубы, м; - средняя скорость газов, м/с; - удельный вес газов при средней их температуре, кг/м³; м/с² – ускорение силы тяжести; - средняя абсолютная температура газов, К; - температура стенки, К.

Коэффициент трения зависит от скорости, вязкости и плотности газа, а также от диаметра трубы. Его величина определена опытами.

Для приближенных расчетов можно принимать ;

где - средняя температура газов, ;

Принимается , для среднего состава газов.

Местные сопротивления вызываются внезапным изменением направления потока (поворотами) и изменением живого сечения потока (сужением или расширением). Все местные сопротивления определяются по выражению:

где - величина местного сопротивления (потеря напора), мм вод. ст., - сумма коэффициентов местных сопротивлений в огневой камере; - коэффициент местных сопротивлений (таблица 1.1), учитывает местные сопротивления участков газохода: повороты потока, сужения, расширения и т.д.

Рассчитываем внезапное сужения и расширения:

Внезапное расширение:

,

где F_б и F_м (м²) – большая и меньшая площади поперечных сечений участка расширения.

Внезапное сужение:

.

⇐ Предыдущая1234567

Поделиться:

Популярное:

1. Расчет высоты и аэродинамического сопротивления дымовой трубы