Расчет гидравлических сопротивлений дымового тракта

Расчет гидравлических сопротивлений дымового тракта. Гидравлический расчет дымового тракта необходим для последующего выбора тягового устройства (дымососа, эжектора, дымовой трубы). Если одно тяговое средство обслуживает несколько параллельных трактов, то выбор его производится по сопротивлению наиболее напряженного тракта (а не по сумме сопротивлений всех параллельных трактов). Схема дымового тракта приведена на рис. 4. Общее сопротивление дымового тракта рассчитывается как сопротивление газохода низкого давления и состоит из потерь давления на трение, в мест­ных сопротивлениях и потерь геометрического давления (гидростатических сопротивлении): , где ∆Р∑ - общее сопротивление дымового тракта, Па. Потери давления на трение, Па, рассчитываются по формуле: где λ - коэффициент трения для бетонных и кирпичных каналов при турбулентном режиме движения. λ=0,04…0,05. Принимаем λ=0,04 Рдин – динамическое давление, Па; В − барометрическое давление, кПа; Рст – статическое давление, кПа; для газов низкого давления принимаем В+Рст≈ 101,3 кПа; dг − гидравлический диаметр канала, м, ; П – периметр сечения, м; ; , – расчетный расход газа, м3/с; − присос атмосферного воздуха к продуктам сгорания; ∆V=(0,2…0,2)% На 1 м длины тракта.

Принимаем ∆V= 0,2% Расход дымовых газов: V0пг = V0г · ( V0 +(α−1)) · L0 = 0,27 · (10,52 + (1,15 − 1)) · 9,52 = 3,226 м3/с. Составим таблицу 2 гидравлических сопротивлений дымового тракта.

Падение температуры продуктов сгорания составляет 1…1,5˚С/м. 1 - печь; 2 - дымовой канал; 3 - рекуператор; 4 - дымовой шибер; 5 - дымовая труба Рис. 4 - Схема дымового тракта 1.Резкое сужение на выходе из печи представляет собой местное сопротивление.

Потери давления в местных сопротивлениях определяется по формуле: , где м/с; м2 м2 Па; Потери давления: Па; Давление продуктов сгорания на выходе из печи: Р=∆Рмс= − 2,91 Па; Результаты заносим в строку 1 таблицы 2. 2. Трени на участе L1=1 м. ; м3/с; м3/с; Температура газов в конце участка 2: tг=770−1=769˚С; Расчетная скорость: м/с Па; Гидравлический диаметр канала: м; . Потери давления на трение на участке 2: Па; Давление в конце участка 2: Р= −2,91−0,444 = −3,354 Па; 3.Резкий поворот 90˚: Vн=3,226+0,0065=3,233 м3/с ; м/с; Па; 1,026 · 7,539=7,735 Па. Давление после резкого поворота: Р= −3,354−7,735 = −11,089 Па. 4.Опускание газов на глубину h1=6,1 м. , где ρв и ρг− плотности воздуха и продуктов сгорания при длительных уссловиях.

Температура газов в конце участка 2: tг=769−6,1=762,9˚С =51,536 Па; Анологично определены потери давления по остальным участкам дымового тракта. Потери давления в рекуператоре (строка 8 таблицы 2) определены при средней температуре газов в рекуператоре: (760,9+500)/2=630,5˚С. в тройнике происходит слияние двух потоков дымовых газов: прямого в конце участка L8 и бокового из паралленьного тракта с расходом V2=5,8 м3/с. Поэтому расход газов в тройнике составит: 3,351+0,027+5,8=9,178 м3/с. Поскольку к тройнику (см. строку 19 таблицы 2) проходит тракт с сопротивлением ∆Р2=340 Па, то дальнейший расчет давлений ведем по более напряженному дымовому тракту (строки 19…23). Суммарные потери давления по дымовому тракту составили Па. 4.2Расчет высоты дымовой трубы Расчет высоты дымовой трубы заключается в определении высоты, а также диаметров нижнего (основания) и верхнего (устья) сечений.

Ориентировочная высота дымовой трубы: , где Ррасч− расчетное разряжение, создаваемое у основания дымовой трубы, Па, Ррасч=(1,3…1,5) 1,3…1,5 – коэффициент запаса, учитывающий возможное форсирование работы печи, а также засорение каналов.

Принимаем коэффициент запаса равным 1,4. Тогда расчетное разряжение составит: Ррасч=1,4·382,825=535,96 Па. Плотности при действительных условиях: − воздуха при температуре tв=20˚С: кг/м3; − продуктов сгорания при температуре tг=603,1˚С: кг/м3. Тогда ориентировочная высота дымовой трубы составит:м. Уточненное значение H, м, рассчитывается с учетом потерь давления в дымовой трубе, изменения температуры газов по высоте трубы, конусности стола трубы: , где – tв= tв1−0,007 ·−средняя по высоте трубы температура наружного воздуха; tв1 − температура воздуха у основания трубы; tв1=20˚С; tв = 20 − 0,007 · 67 = 19,5˚С (292,5 K); t1 – температура продуктов горения у основания трубы, ˚С; t1 = tг = 603,1 ˚С (876,1К) (строка 23 таблицы 2); t2 – температура продуктов горения в устье трубы, ˚С; t2= t1−δ · = 603,1 − 67 = 536,1˚С (809,1 K); δ = 1˚С/м – падение температуры на 1м высоты трубы; tг − средняя по высоте трубы температура газов, ˚С; tг = 0,5(t1 + t2) = 0,5(603,1 + 536,1) = 539,6˚С (842,6 К); dср− средний диаметр дымовой трубы, м; Диаметр устья рассчитывается по скорости газов на выходе из трубы W02=2…4 м/с. Из соображений удобства обслуживания диаметр устья трубы должен быть не менее 800 мм. Принимаем W02=3 м/с. Расчет диаметра устья производится по суммарному расходу дымовых газов (строка 23 таблицы 2): откуда м. Диаметр основания трубы: dосн = 1,5 dуст = 1,5 · 1,986 = 2,979 м. Средний диаметр дымовой трубы: dср = 0,5(1,986 + 2,978) = 2,483 м. Скорость продуктов сгорания у основания трубы: м/с. Тогда уточненная высота дымовлой трубы составит: м. Окончательная высота дымовой трубы 75 м. а) результаты расчета газопровода: давление в цеховом; газопроводе − 520 кПа; общее сопротивление газопровода -− 84,747 кПа; давление газа перед горелкой − 636,55кПа; расход природного газа − 0,37 м /с. б) результаты расчета сопла Лаваля Сечение Параметры Р, кПа G, кПа V0, м3/с f, мм2 d, мм W, м/с Т, К критическое 202,668 0,1928 0,27 221 16,8 304 254 выходное 101,325 0,1928 0,27 280 18,9 411 215 Р1 = 372,620 кПа; Т1=293 К; R=523Дж/(кг·К); k=1,31 в) результаты расчета истечения воздуха: коэффициент расхода воздуха − 1,15; расход воздуха − 2,96 м /с; давление воздуха перед горелкой – 3,4 кПа; температура воздуха −340°С; площадь щелевого сечения − 0.06497 м2; діаметр щели – 0,289 м; скорость истечения при НФУ − 46 м/с; скорость при действительных условиях − 99 м/с. г) результаты расчета дымового тракта: расход продуктов горения − 9,290 м /с; общее сопротивление расчетного тракта − 382,825 Па; сопротивление, выбранное для расчета дымовой трубы – 535,96 Па; диаметр устья трубы − 1,986 м; диаметр основания − 2,979 м; ориентировочная высота − 67 м; уточненная высота − 74,1 м; окончательная высота − 75 м.