Як правильно робити аеродинамічний розрахунок газового тракту - докладна інструкція, інженерна
Метою аеродинамічного розрахунку газового тракту котельні установки є вибір необхідних димососів на основі визначення продуктивності тягової системи і перепаду повних тисків в газовому тракті. Визначити розрахункові дані для конструювання газоходів.
Сконструювати газоходи на ділянці газового тракту, від виходу з котла до виходу з димової труби, в точності (см.ріс1):
- Розрахунок аеродинамічного опору ділянки газового тракту в межах котла (ділянки I Г);
- Вибір золоуловітеля і оцінка його аеродинамічного опору;
- Компонування газового тракту від виходу з котла до золоуловітеля (ділянки II Г) і розрахунок його аеродинамічного опору;
- Попередній вибір димососа;
- Компонування газового тракту від виходу з золоуловітеля до входу в димосос (ділянки IV Г) і розрахунок його аеродинамічного опору
- Компонування газового тракту від виходу з димососа до виходу з димової труби (ділянки V Г) і розрахунок висоти димової труби. Розрахунок аеродинамічного опору ділянки V Г
- Розрахунок Самотяга газового тракту
- Розрахунок перепаду повних тисків по газовому тракту. Остаточний вибір димососа
- Перевірка відсутності підпору за димососом
- Визначення ККД димососа. Розрахунок потужності приводного двигуна димососа
Малюнок №1 - Газовий тракт від виходу з котла до виходу з димової труби.
Метою аеродинамічного розрахунку котельної установки (розрахунок тяги і дуття) є вибір необхідних тягодутьевих машин на основі визначення продуктивності тягової і дутьевой системи і перепаду повних тисків в газовому та повітряному трактах. Крім того, в ході розрахунку проводиться оптимізація елементів і ділянок газоповітряного тракту, що забезпечує мінімальні розрахункові витрати, а також визначаються розрахункові дані для конструювання газовоздухопроводов [1].
Вихідними даними для аеродинамічного розрахунку котельної установки є:
- креслення котла
- тепловий розрахунок топки і поверхонь нагріву
Газоходи є елементами котельні установки. В межах котельні осередку схема і конструкція газоходу зазвичай розробляється заводом-постачальником котла, а за межами котельні осередки - організацією, яка проектує теплоелектроцентраль (ТЕЦ), або її субпідрядником.
Залежно від призначення котла, його конструкції (топки, системи пилоприготування, типів воздухоподогревателя і тягодутьевих машин), виду палива, що спалюється видозмінюється і схема газоходу [2].
Повітропроводи виконуються з листової сталі товщиною 2 мм, газопроводи - 5 мм. Газопроводи, що працюють під надлишковим тиску-ням, повинні бути щільними, не повинно бути ділянок, де могли б утворюватися відкладення летючої золи або сажі (в газомазутних котлах). На відключаються газоходах повинні встановлюватися два ря-да щільних клапанів щоб уникнути перетоків газу або повітря [3]. Один з основних матеріалів, застосовуваних для виготовлення газоходів, - сталь.
Вуглецеві сталі марок 15К, 20К, 25К, 10 і 20, застосовані-мі для виготовлення барабанів котлів, труб поверхонь нагріву і трубопроводів для води і пари при тиску до 6 МПа і темпера-турі металу труб менше 500 ° С, в залежності від марки стали і її призначення містять 0,08 ... 0,16% вуглецю, 0,35 ... 0,8% марган-ца, 0,15 ... 0,37% кремнію, сірки і фосфору в сумі не більше 0,09% [4 ].
Для облицювання котельних агрегатів застосовуються цегла крас-ний, різні вогнетривкі матеріали і теплоізоляційні матеріали.
Цегла червоний виготовляється з суміші коаліновой глини (А12 03) і піску (SiO2) шляхом випалу заготовок при високій тим-пературі. Звичайний червона цегла виготовляється розміром 250x120x65 мм і застосовується для кладки фундаментів, боро-вов, зовнішніх стін обмурівки, склепінь та інших елементів, під-докинути дії температури не вище 700 ° С.
Кладка з червоної цегли ведеться на глиняному розчині, який готують з червоної глини і звичайного піску. Глина, що вживається для розчину, не повинна містити посто-ронніх домішок; перед приготуванням розчину її ретельно розмочують, щоб отримати однорідний розчин без грудок.
При виконанні зовнішньої обмурівки стін з червоного кир-Піча застосовуються також і складні розчини, що мають склад цемент: вапно: пісок = 1: 1: 6. Цементні розчини застосовуються для кладки в сирих місцях при низьких температурах (до 200 ° С).
Цегла тугоплавкий (типу гжельского) застосовується для скарб-ки кнурів, димових труб та інших елементів, схильних до дей-ствию температур до 1000 ° С.
Для ізоляції гарячих поверхонь трубопроводів, арматури, газовоздухопроводов, апаратури і т. П. Застосовуються легковагі ізоляційні матеріали: азбест, асбослюда, пенодіатоміт, ДІАТ-Мітов цегла, скло і шлаковата, совеліт і ін. Азбест примі-вується у вигляді азбестового волокна, листа або шнура і використовує-ся при робочих температурах до 500 ° С. Поряд з азбестом примі-няют асбозуріт (70% діятимуть і 30% азбесту), асботермит (70% шиферних відходів, 15% діятимуть і 15% азбесту), асбослюду (суміш, що складається з 20% діятимуть, 40% трепелу, 20% шифер -них відходів, 20% азбесту). Асбозуріт, асботермит, асбослюду ис-товують для ізоляції гарячих поверхонь, що працюють до 500 0 С. Застосовують також совеліт - суміш доломіту (85%) і азбесту (15%) (робочі температури до 450 ° С). Пенодиатомитовая кир-піч використовується до 800 ° С. Шлакова вата, що отримується з домен-ного шлаку шляхом його продувки і швидкого охолодження, применя-ється для ізоляції гарячих поверхонь з температурою до 700 0 С.
Нормальна робота котла можлива за умови безперервної подачі в топку повітря, необхідного для горіння палива, і видалення в атмосферу продуктів горіння після їх охолодження.
В системі з природною тягою опір потоків повітря і продуктів горіння долається за рахунок різно-сти тисків повітря, що надходить в топку, і продуктів горіння, що видаляються через димову трубу в атмосферу. В цьому випадку весь газоповітряний тракт знаходиться під розрідженням. Ця система застосовується в котлах малої потужності при малих опору-тивления руху потоків повітря і продуктів горіння.
У схемі зі штучною тягою, створюваної димососом, опір воздуш-ного і димового трактів долається за рахунок розрідження, ство-дається димососом і димарем.
У схемі зі штучною тягою за допомогою дуттєвого вентилятора і димової труби опір воздуш-ного і димового трактів долається вентилятором. При цьому газоходи котла знаходяться під тиском. Така система вико-ється в котлах, що працюють під наддувом.
Найбільшого поширення в даний час отримала схе-ма з врівноваженою тягою, в якій подача повітря в топку здійснюється вентилятором, а продукти горіння видаляються димососом. У цьому випадку повітряний тракт знаходиться під тиском, а газовий тракт під розрідженням. У цій роботі застосована ця схема.
Для розрахунку аеродинамічного опору ділянки газового тракту в межах котла (ділянки I Г, рис.1), необхідні такі вихідні дані (для ШПП, КПП2, КПП1, ВЕ2, ВП2, ВЕ1, ВП1): Діаметр труб; Розташування труб; Крок труб; Відносний крок труб; Число рядів труб по ходу газів; Перетин для проходу газів; Середній надлишок повітря; Середній обсяг димових газів; Середня швидкість; Поправочний коефіцієнт; Середня температура.
Через великий відносної ширини каналів коефіцієнт опору ширм навіть при поперечному омивання труб дуже малий. З огляду на це можна у всіх випадках розраховувати опір, приймаючи, що ширми омиваються поздовжнім потоком. Опір ширм, розташованих на виході з топки, не враховується, так як при щодо малих швидкостях газів, високих температурах і великих кроках між панелями.
Загальний опір ділянки Іг знаходиться як сума опору всіх ділянок
Після вибираємо золоуловітель і розраховуємо його аеродинамічний опір. Для вибору золоуловітеля необхідний: середній обсяг димових газів в ВП (м 3 / кг), присоси повітря за ВП [1, стор.32], теоретичний об'єм повітря (м 3 / кг), обсяг відхідних газів (за ВП в м 3 / кг), температура відхідних газів (0 С), годинна витрата відхідних газів в районі одного золоуловітеля (м 3 / год).
Компонування газового тракту від виходу з золоуловітеля (ділянки II Г) і розрахунок його аеродинамічного опору зводиться до визначення опору на виході з воздухоподогревателя
Попередній вибір димососа (ДС)
Димосос вибирається по продуктивності димососа і опору трьох ділянок. Множимо на коефіцієнт запасу продуктивність і попередньо підбираємо димосос.
Визначаємо розрядження на виході з топки, необхідне для запобігання вибивання газів (приймається; [1, п.2-56]), пріведеннаую Самотяга в опускний конвективного шахті на один метр висоти [1, рис. VII-26] (мм вод. Ст. / М.), Самотяга в районі опускний конвективної шахти.
Сумарна Самотяга тракту
Якщо значення з мінусом, то це говорить про направлення потоку вниз, тобто Самотяга негативна, якщо плюс, то напрямок потоку вгору, тобто Самотяга позитивна.
Після визначається повний тиск по газовому тракту з урахуванням коефіцієнта запасу [1, табл. 4-1]
По зведеному графіку характеристик відцентрових димососів двостороннього всмоктування вибираємо димосос
Компонування газового тракту від виходу з димососа до виходу з димової труби (ділянки V Г) і розрахунок висоти димової труби. Розрахунок аеродинамічного опору ділянки V Г.
Розрахунок висоти димаря (ДТ)
Висота димової труби розраховується по гранично допустимої концентрації викидів (ГДК), в залежності від використовуваного палива.
Перевірка появи надлишкового статичного тиску в димарі:
Якщо R> 1, то труба знаходиться під надлишковим тиском.
Для того щоб труба була під розрядження необхідно змінити її конструкцію двома способами. Першим є установка дифузора на виході з димової труби. Другим є збільшення вихідного діаметра труби, що призводить до зниження швидкості димових газів на виході з труби, зниження динамічного опору труби.
Розрахунок Самотяга газового тракту
Статичний тиск в нагнітальному тракті повинно бути негативним (тобто має бути розрядження). Величина розрядження не менше 2 мм вод. ст. При недотриманні цієї умови газопровід повинен виконуватися з урахуванням тиску в ньому, тобто в газоплотном виконанні (зі сталі). 10 Визначення ККД димососа.
Розрахунок потужності приводного двигуна димососа. Для цього необхідно: ККД димососа, коефіцієнт стисливості газу [1, п.4-3], споживана димососом потужність [1, п.4-20], коефіцієнт запасу по потужності [1, п.4-20], розрахункова потужність двигуна [1, п.4-20].
Список використаних джерел
Аеродинамічний розрахунок котельних установок (нормативний метод). - М. Енергія, 1977. - 256с.
Теплові електричні станції / В.Я. Гіршфельд, Г.Н. Морозов. - М. Вища школа, 1986. - 224с.
Допоміжне обладнання паротурбінних електростанцій / Ю.П. Соловйов. - М. Вища школа, 1983. - 200с.