Аеродинамічний опір газового і повітряного тракту
При постійній щільності і в'язкості рухається в каналі середовища опір тертя визначається за формулою
де - коефіцієнт опору тертя, що залежить від відносної шорсткості стінок каналу і числа Рейнольдса; l - довжина каналу, м; w - швидкість протікає середовища, м / с; d е - еквівалентний (гідравлічний) діаметр, м; - щільність протікає середовища, кг / м 3.
Еквівалентний (гідравлічний) діаметр розраховується за формулою
де F - площа живого перетину каналу, м 2; U - «змочений» периметр перетину, що омивається протікає середовищем, м.
Місцеві опору розраховуються за формулою
де - коефіцієнт місцевого опору, що залежить від виду місцевого опору (в окремих випадках і від критерію Рейнольдса).
Опір поперечно омиваються пучків труб виражається формулою, як для місцевих опорів.
Твір \ (> _ = \ frac ^> \ rho \) називають динамічним напором і в розрахунках визначають за графіком на рис. 6.2.1 по дійсної швидкості продуктів згоряння (повітря) і середньої по тракту температурі потоку. Так як графік на рис. 6.2.1 побудований для сухого повітря при тиску 760 мм рт. ст. то згідно з нормативним методом в кінці розрахунку вводять поправку на дійсну щільність потоку. Поправка вноситься за наведеною швидкості потоку. Якщо у вихідних даних швидкість потоку визначена при тиску 760 мм. рт. ст. (101080 Па), то наведена швидкість дорівнює розрахункової. В інших випадках наведена швидкість визначається при фактичному робочому тиску (і щільності) потоку.
де 0 - коефіцієнт опору, віднесений до одного ряду пучка, що залежить від відносин \ (_ = _ / d \), \ (_ = _ / d \) і \ (\ psi = \ frac_-d> _- d> \), а також від числа Re; S1 і S2 - поперечний і поздовжній крок труб по відношенню до напрямку потоку, м; d - зовнішній діаметр труб, м.
Значення 0 визначається за такими формулами: при 1 2 і 0,06 1
Число Рейнольдса в формулах (6.2.7), (6.2.8) визначається за графіком на рис. 6.2.2.
де 0 - коефіцієнт опору, віднесений до одного ряду пучка, що залежить від відносин \ (_ = _ / d \) і \ (\ psi = \ frac_-d> _ ^> - d> \), а також від числа Рейнольдса (визначається за рис. 6.2.2); S1 і S2 - поперечний і поздовжній крок труб, мм; \ (_ ^> = \ Sqrt _ ^ + _ ^> \) - діагональний крок труб, мм.
Для всіх шахових пучків, крім пучків з 3 <1 10 и > 1,7,
де сs - коефіцієнт форми шахового пучка. При 0,1 1,7 для пучків з 1 1,44
при 1,7 < 6,5 для пучков с 1,44 1 3,0
Мал. 6.2.2. Визначення числа Рейнольдса. Re = w Re'100; dпр = d / 100 - приведений діаметр, мм; t - температура потоку, оС.
Для трубчастого повітропідігрівників при русі продуктів згоряння всередині труб його опір складається з опору тертя в трубах і опору входу в труби і виходу з них.
Швидкість в трубах і температура потоку для розрахунку обох зазначених опорів приймаються середні для воздухоподогревателя з теплового розрахунку котла. Опір тертя визначається по рис. 6.2.3, а опір внаслідок зміни швидкостей при вході і виході розраховується за формулою
де [[Image:]] визначається по рис. 6.2.1, Па; вх і вих визначаються по рис. 6.2.4 в залежності від ставлення сумарною площі живого перетину труб F до площі живого перерізу газоходу відповідно до і після воздухоподогревателя; m - число послідовно розташованих по ходу продуктів згорання окремих кубів повітропідігрівників \ [F => _> ^ / 4 \], (6.2.14)
де z - число паралельно включених труб; dвн - внутрішній діаметр труб, м.
Ставлення меншого живого перетину (труб) до більшого (газоходу) може також розраховуватися за наближеною формулою
де S1 і S2 - поперечний і поздовжній крок труб в пучку, м.
Опір механічних золоуловителей розраховується за формулою (6.2.3), в якій за розрахункову швидкість приймається швидкість незапиленних продуктів згоряння.
де k1 - коефіцієнт, що враховує запиленість продуктів згоряння, для промислових котлоагрегатів приймається рівним 1; k2 - коефіцієнт, що враховує масштабний ефект по відношенню до еталонного циклону, приймається для інерційних циклонів рівним 1; - коефіцієнт опору еталонного циклону при продувці чистим повітрям.
Коефіцієнт опору батарейних циклонів приймається по табл. 6.2.3. Розрахункова швидкість визначається за сумарною площею перетинів всіх циклонних елементів батарейного циклону \ (_ = n \ mathrm \ text ^ \), де n - число паралельно включених циклонних елементів.
Коефіцієнт опору при установці окремих циклонів приймається по табл. 6.2.4. Розрахункової для одиничного циклону приймається швидкість в циліндричної частини корпусу.
Для типових блоків циклонів при установці їх на котлах паропродуктивністю від 2,5 до 6,5 т / год коефіцієнт опору приймається: для блоків циклонів у виконанні I \ (_> = \ text \), у виконанні II \ (_> = \ text \). Для нестандартних блоків циклонів коефіцієнт опору визначається за нормами (див. [1], пункти 2-10).
Мал. 6.2.3. Втрата тиску в трубах (щілинах) трубчастих і пластинчастих підігрівачів повітря. d - діаметр труб або еквівалентний діаметр щілин, мм; h = CШ h'грl. Па. [[Image:]]
Мал. 6.2.4. Коефіцієнти опору при раптовій зміні перетину: Fм і Fб - менше і більший перетин каналу; hвих = вих (w1 2/2); hвх = вх (w2 2/2)
Коефіцієнти опору батарейних циклонів
Тип батарейного циклону
Місцеві опору газового і повітряного тракту котельного агрегату є повороти, розгалуження, зміни перетину, шибери. Коефіцієнт місцевого опору в формулі (6.2.3) визначається в залежності від форми опору. У табл.6.2.5 наведені коефіцієнти місцевих опорів фасонних частин тракту.
Коефіцієнти місцевих опорів фасонних частин газового і повітряного тракту [3]
Газоходи на ділянці воздухоподогреватель - золоуловітель розраховуються по витраті і температурі відхідних газів (за воздухоподогревателем), прийнятим з теплового розрахунку котлоагрегату. Газоходи на ділянці золоуловітель - димосос і за димососом розраховуються по витраті і температурі продуктів згоряння у димососа. При відсутності золоуловителей газохід від воздухоподогревателя до димососа розраховується по витраті газу у димососа.
Витрата продуктів згоряння (м 3 / с) у димососа
де BР - розрахункова витрата палива, кг / с або м3 / с; Vг. ух - обсяг продуктів згоряння за воздухоподогревателем, м3 / кг або м 3 / м 3; - присос повітря в газоходах за воздухоподогревателем, приймається по табл. 6.2.6; \ (^ \) - теоретичне кількість повітря, м 3 / кг або м 3 / м 3; \ (_ \) - температура продуктів згоряння у димососа, приймається рівною температурі відхідних газів, ° С.
Розрахункові значення присосов повітря в топку і в газоходи парових та водогрійних котлів при номінальному навантаженні
Топкові камери і газоходи
Примітка: tм - температура повітря на вході в вентилятор.
Економічні швидкості для парових та водогрійних котлів, що працюють з «наддувом», приймаються на 10% більше наведених в табл. 6.2.7.
Коефіцієнт опору для всіх поворотів в каналі підраховується за загальною формулою
де 0 - вихідний коефіцієнт опору повороту, залежить від його форми і відносної кривизни; [[Image:]] - коефіцієнт, що враховує вплив шорсткості стінок: при звичайній шорсткості стінок газовоздухопроводов котла середнє значення [[Image:]] приймається рівним 1,3 для відводів і 1,2 для колінах; твір [[Image:]] для відводів і колінних із закругленими краями визначається по рис. 6.2.5; для колінах без заокруглення крайок [[Image:]] = 1,4; В - коефіцієнт, який визначається в залежності від кута повороту за відповідною кривою на рис. 6.2.6; при куті повороту 90 ° В = 1; С - коефіцієнт, який визначається для відводів і колінних з заокругленням кромок в залежності від відношення розмірів поперечного перерізу a / b (де а - перпендикулярний до площини повороту розмір) за відповідною кривою на рис. 6.2.7; при круглому або квадратному поперечному перерізі С = 1; для колін з гострими крайками С = 1 при всіх значеннях a / b.
Мал. 6.2.5. Значення твору [[Image:]] для поворотів газовоздухопроводов: а - для відводів (1) і зварних колінах (складових поворотів) (2); б - для колінах із закругленими краями
Мал. 6.2.6. Поправочний коефіцієнт до опору поворотів, що залежить від кута повороту. 1 - для відводів і колінних з заокругленням кромок; 2 - для колін з гострими крайками. | style = "border: none; padding-top: 0cm; padding-bottom: 0cm; padding-left: 0.191cm; padding-right: 0.191cm;" | [[Image:]]
Мал. 6.2.7. Поправочний коефіцієнт до опору поворотів, що залежить від форми перерізу. 1 - для відводів з R / b 2 і колінних з заокругленням кромок; 2 - для відводів з R / b> 2; 3 - для колін з гострими крайками.
|> Твір [[Image:]] для колінах зі зміною перерізу визначається по рис. 6.2.8 в залежності від ставлення вихідного і вхідного перетинів.
Мал. 6.2.8. Значення твору K 0 для колінного з заокругленням крайок. F1. F2 - вхідний і вихідний перетин коліна.
Мал. 6.2.9. Коефіцієнт опору дифузора в прямому каналі.
Кут розкриття дифузора визначається рівністю tg ( / 2) = (b2 -b1) / (2l); для пірамідальних дифузорів кут розкриття визначається в площині відповідної межі; при нерівних кутах розкриття ( і ) р визначається по більшому куту; для дифузора з переходом з кола на прямокутник (або квадрат) і навпаки в формулу для визначення tg ( / 2) - замість боку прямокутника підставляється значення 2 (F / ) 0,5, де F - площа прямокутника; значення р при цьому визначається по кривій 2
1 - конічні і плоскі дифузори; 2 - пірамідальні дифузори.
Опоруділянок газоповітряного тракту при різких змінах перетину визначається за формулою (6.2.3), а коефіцієнт місцевого опору - по рис. 6.2.4. Швидкість продуктів згоряння (повітря) підраховується за меншим перетину.
Мал. 6.2.10. Коефіцієнт опору прямолінійних дифузорів, встановлених за вентилятором або димососом.
Мал. 6.2.11. Цокольна частина димових труб: а) - перетин входу в залізобетонні та цегляні труби; б) - то ж, в цегляні труби: в) - цоколь з двостороннім підведенням газоходів; г) - цоколь з підведенням одиночного газоходу.
Коефіцієнт опору дифузора, віднесений до вхідних (найбільшої) швидкості, визначається за формулою
де вих - коефіцієнт опору, що відповідає різкого збільшення перетину, який визначається за рис. 6.2.4 в залежності від ставлення початкового і кінцевого перерізів дифузора; р - коефіцієнт повноти удару, визначається по рис. 6.2.9.
Коефіцієнт опору плоского або пірамідального дифузора, встановленого після вентилятора, визначається за графіком на рис. 6.2.10 в залежності від ступеня розширення (відносини вихідного і вхідного перетинів) дифузора і його безрозмірною довжини \ (l / \ sqrt _> \).
На рис. 6.2.11 показані найбільш типові входи в димарі промислових і опалювальних котелень і їх коефіцієнти місцевого опору (швидкості віднесені до шнура газоходу).
Опір димової труби складається з опору тертя і втрати від руху потоку з вихідною швидкістю. При відсутності даних про конструкції труби опір тертя (в паскалях) визначається за наближеною формулою
де w0 - швидкість, м / с, у вихідному перерізі труби, підраховується по діаметру вихідного перетину труби d0; - коефіцієнт опору тертя для бетонних і цегляних труб, приймається = 0,05; для сталевих труб діаметром d0 2 м = 0,015; а при d0 <2 м = 0,02; i – уклон трубы по внутренней образующей, принимается равным 0,02; – плотность продуктов сгорания, определяется по температуре у дымососа (охлаждение продуктов сгорания в дымовой трубе не учитывается).
Сумарний опір газового тракту при врівноваженою тязі (Па)
де [[Image:]] - сума опорів газового тракту до золоуловітеля, Па; ( - масова концентрація золи в продуктах згоряння, кг / кг (вноситься, якщо враховувалася при тепловому розрахунку котла); [[Image:]] - сумарний опір тракту після золоуловітеля і самого золоуловітеля, Па; Мр = 0 / 1,293 - поправка на різницю щільності продуктів згоряння і сухого повітря, визначається по рис. 6.2.12; рб - барометричний тиск, Па.
Мал. 6.2.12. Поправочний коефіцієнт mР і Самотяга h'c (для повітря визначається по штриховий лінії А)
Перепад повних тисків при врівноваженою тязі
де [[Image:]] - розрідження у верхній частині топкової камери, приймається рівним 20 Па; [[Image:]] - сумарний опір газового тракту, Па; [[Image:]] - сумарна Самотяга газового тракту, включаючи димову трубу з відповідним знаком, Па.
Самотяга (Па) будь-якої ділянки газового тракту, включаючи димову трубу, при штучній тязі визначається за формулою
де Н - відстань по вертикалі між центрами початкового і кінцевого перерізів даної ділянки тракту (для димової труби - її висота), м; р - абсолютне середній тиск продуктів згоряння на ділянці, Па; при надмірному тиску, менше 5000 Па, приймається рівним 1; 0 - щільність продуктів згоряння при тиску 101 080 Па і температурі 273 К, кг / м 3; [[Image:]] - середня температура продуктів згоряння на даній ділянці, ° С; 1,21 - щільність зовнішнього повітря при тиску 101 080 Па і температурі 293 К.
Аеродинамічний опір повітряного тракту котельні установки складається з опорів топкового пристрою, опорів окремих елементів тракту і опору воздухоподогревателя по повітряній стороні.
Аеродинамічний опір повітряного тракту серійних котельних агрегатів приймається за даними, наведеними в табл. 6.2.1 і 6.2.2.
Аеродинамічний опір повітряного тракту інших котельних агрегатів розраховується у такій послідовності:
- опір топкових пристроїв приймається за даними в табл. 6.2.8;
- опір окремих елементів тракту визначається за формулами (6.2.1 - 6.2.3), (6.2.13 - 6.2.15), (6.2.18 - 6.2.19) або по табл.6.2.5;
- опір воздухоподогревателя по повітрю з поперечним обтіканням коридорного або шахового пучка труб за формулами (6.2.3, 6.2.6, 6.2.9).
Швидкість руху повітря визначається по його витраті. При розрахунку повітряного тракту витрата повітря (м 3 / с) знаходиться за формулою
де ВР - розрахункова витрата палива, кг / с або м3 / с; V ° - теоретичне кількість повітря, м 3 / кг або м 3 / м 3; т і пл - присоси повітря в топці і системі пилоприготування; вп - присос повітря в воздухоподогревателе, при розрахунку витрат гарячого повітря (після воздухоподогревателя) приймається вп = 0; tв - температура повітря, для холодного повітря приймається t в = 30 ° С, для гарячого повітря tв = tг.в.
Перепад повних тисків по повітряному тракту (Па)
де H - сумарний опір повітряного тракту, Па; Нс - Самотяга, враховується тільки для воздухоподогревателя і всього воздухопровода гарячого повітря; [[Image:]] - розрідження в топці на рівні введення повітря, визначається за формулою
де Н '- відстань по вертикалі між найвищою точкою перетину виходу газів з топки і серединою перетину введення повітря в топку, м.
Опір топкових пристроїв для проходу повітря
Тип топкового пристрою
Коефіцієнт надлишку повітря на виході з топки
Опір пальника або решітки з шаром палива, Па