Содержит указания по методике расчета сопротивления газовоздушных трактов котельных установок и выбора тягодутьевых машин, а также рекомендации по рациональному проектированию трактов.

КУПИТЬ на УКРАИНЕ: “Книжный бум”. г.Киев, книжный рынок “Петровка”, ряд 62, место 8 (павильон “Академкнига”). +380 67 273-50-10

В настоящей книге собран и проанализирован с позиций наукометрии богатейший статистический материал, связанный с результатами всех матчей всех проведенных к настоящему моменту розыгрышей Кубка мира (чемпионатов мира) по футболу среди национальных сборных. Приведен целый ряд малоизвестных. (Подробнее)

Монументальная монография нобелевского лауреата Стивена Вайнберга обобщает результаты прогресса, достигнутого за последние два десятилетия в современной космологии. Она является уникальной по охвату материала, манере его изложения и тщательности математической проработки. Цель книги — дать замкнутое. (Подробнее)

В основу книги положены материалы курса лекций и спецкурсов, читавшихся авторами в течение ряда лет на факультете прикладной математики в Московском институте электроники и математики и в Институте криптографии, связи и информатики Академии ФСБ России. Представленный в книге материал. (Подробнее)

Каждый из нас с рождения оказывается окружен не только миром природы и миром людей, но и особым, увлекательным и богатым на открытия миром книг. Книга учит детей и взрослых. Именно ей доверили поколения людей свои знания и умения. Все идеи человечества - от его начала до наших дней - оседают в книгах.

Несмотря на попытки исключить марксизм из системы общественных наук и гуманитарного образования, его значение как теоретического метода остается непреходящим. Однако российские студенты, заинтересованные в качественном социологическом образовании, до сих пор были вынуждены обращаться к публикациям. (Подробнее)

В настоящей книге охвачены новейшие направления и актуальные проблемы физики начиная с последней четверти XX века. Материал изложен таким образом, что книга, с одной стороны, может быть использована в качестве учебника, а с другой стороны, представляет собой научный обзор всех последних. (Подробнее)

Предлагаемая читателю книга составлена известным американским философом и лингвистом Джоном Роджерсом Сёрлом и содержит статьи по различным проблемам философии языка видных ученых — Дж.Л.Остина, П.Ф.Стросона, Г.П.Грайса, Н.Хомского, Дж.Катца, Х.Путнама и Н.Гудмана. Среди поднимаемых проблем — понятие. (Подробнее)

Книга, выпущенная в свет более века назад, и в наши дни сохраняет свою актуальность. Она рекомендуется историкам, экономистам, обществоведам, политологам, сотрудникам органов государственного управления, отвечающим за налоговую и финансовую политику, а также широкому кругу читателей, увлекающихся. (Подробнее)

Настоящая книга знакомит читателей с явлениями и законами, относящимися к современной физике макромира. Качественный стиль изложения, отсутствие затруднительных теоретических расчетов, обращение к фрагментам из истории науки позволяет представить сложные вопросы современной макрофизики. (Подробнее)

– эффективно пользоваться математическим аппаратом;

– использовать в своей работе высшую математику. (Подробнее)

Книга: Содержит указания по методике расчета сопротивления газовоздушных трактов котельных установок и выбора тягодутьевых машин, а также рекомендации по рациональному проектированию трактов.

Название: Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод)
Под ред. С. И. Мочана
Издательство: Энергия
Год: 1977
Страниц: 256
Формат: djvu
Качество: Хорошее
Язык: Русский
Размер: 6,82 Мб
Настоящая книга является третьим нзданнем нормативного метода (первое и второе издания опубликованы в 1961 и 1964 г.); она содержит новый материал, связанный с изменением ряда расчетных рекомендаций, с появлением новых узлов газовоздушного тракта и новых типоразмеров оборудования.
Книга содержит указания по методике расчета сопротивления газовоздушных трактов котельных установок и выбора тягодутьевых машин, а также рекомендации по рациональному проектированию трактов.
Книга предназначена для инженерно-технических работников котлостроительных заводов, электростанций, проектных и наладочных организаций, а также для преподавателей и студентов вузов.
скачать с

Книги ниже Вас заинтересуют не меньше. Так же можете скачивать и читать совершенно бесплатно на сайте!

Прищепа И.М. Возрастная анатомия и физиология.

Прищепа И.М. “Возрастная анатомия и физиология.”В учебном пособии подробно рассмотрены основные разделы курса “Возрастная анатомия и физиология”. Особое внимание уделено вопросам становления и развити. . .

Микроконтроллеры PIC. 10 действий

Бриз 2002-01 сп.вып.

Название: Бриз Год / месяц: 2002-01 сп.вып.Номер: 01 сп.вып.Формат: PDFРазмер: 71,5 МбСборник статей по военной истории флота. Краткий исторический обзор миноносных сил военного флота Италии, История. . .

Выявление причин отказов РЭА

Библиотечно-библиографическая классификация: Рабочие таблицы для массовых библиотек

Название: Библиотечно-библиографическая классификация: Рабочие таблицы для массовых библиотекАвтор: ред. Ванская, Г. П.Издательство: Москва: ЛибереяГод: 1999Страниц: 688Язык: русскийФормат: pdfРазмер. . .

Очерки по истории архитектуры

Очерки по истории архитектурыГод выпуска: 2003Автор: Брунов Н.И.Издательство: ЦентрполиграфФормат: DjVuКачество: Отсканированные страницыКоличество страниц: 940Описание: Классический труд по истории в. . .

Лесли Йеркс – 301 способ не скучать на работе (Аудиокнига)

Эта книга для всех, кто пропадает полную неделю на работе. Она расскажет вам, как каждый день не терять присутствия духа и предложит более 300 идей для создания веселой и приятной атмосферы в вашем оф. . .

Photos from the Archives. Battle Damaged and Destroyed AFV. Part 36

Название: Photos from the Archives. Battle Damaged and Destroyed AFVИздательство: ArchivesАвтор: Коллектив Страниц: 100Формат: JPGЯзык: НемецкийРазмер: 25 МбКачество: среднееФотоальбом из Архивов. . . .

Одиссея мичмана Д.

Притчи-мотиваторы на каждый день для счастья и удачи

Название: Притчи-мотиваторы на каждый день для счастья и удачиАвтор: Елена ЦымбурскаяИздательство: М.: АСТГод: 2015Страниц: 130Язык: русскийФормат: rtf, fb2Размер: 1.2 МбСобранные в этой книге притчи. . .

Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод)

Название: Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод)

Блочные паровые котельные под ключ

Паровая котельная под ключ – это установки для генерации пара из жидкости для последующего применения в быту и на производстве. Блочные паровые котельные могут производить насыщенный и перегретый пар.
Блочные паровые котельные используется для отопления производственных площадей и жилых помещений, температура его достигает 100˚С. Второй производят, так называемые, парогенераторы. Теплоноситель с температурой до 500˚С и давлением выше атмосферного используют в промышленных целях.
Паровые котельные под ключ чаще всего функционируют на газе или имеют несколько горелок, рассчитанных под работу на жидком и твёрдом топливе (на дровах, пеллетах, угле). Промышленные паровые установки, как правило, являются электрическими или работают на комбинированном топливе.
Купить паровые котельные установки бытового или промышленного назначения можно в компании «ГазЭнергоСибирь». Мы поставим и смонтируем котельное оборудование от российских и мировых производителей.

Функции блочной паровой котельной

Наша компания занимается установкой блочных паровых котельных разного назначения. Свяжитесь с нами, чтобы узнать цену оборудования и стоимость работ на вашем объекте. В быту и в промышленности пар может использоваться для обогрева помещений. Однако этим функции паровых агрегатов не ограничиваются. Их используют:

• в электроэнергетике. Котлы высокого давления производят пар для привода турбин, генерирующих электроэнергию.
• В металлургической и химической промышленности для утилизации производственных и выхлопных газов. Утилизаторы снабжены дымо- газоуловителями и камерами сгорания, где дожигаются отходы производства, выделяется дополнительная энергия, при этом снижается ущерб окружающей среде.
• В технологическом процессе на предприятиях разных отраслей. Парогенераторы применяются в деревообработке, для производства стройматериалов процессом формования, вулканизации, тиснения. Паровые котельные под ключ низкого давления используют в пищевой промышленности для термообработки, размораживания, поддержания уровня влажности в цехах, для стерилизации медицинского оборудования, а также на предприятиях, выпускающих одежду и другие текстильные изделия.

Мы возьмём на себя весь процесс обустройства котельной от проекта до монтажа и пусконаладочных работ на готовом объекте.

Аэродинамический расчет котельных установок нормативный метод

Компания Белпромклимат осуществляет полный комплекс услуг по кондиционированию, вентиляции, отоплению и холодоснабжению:

• оформление инженерного решения;
• аэродинамические испытания;
• пусконаладочные работы;
• паспортизация объекта.

Значимый этап перед запуском вентиляционных установок – аэродинамические испытания систем вентиляции , которые обязательны в совокупности работ, осуществляемых при наладке и паспортизации . Аэродинамические испытания вентиляции осуществляются прежде всего для настройки оборудования на проектное потребление воздуха (текущий показатель выводится после измерения и сравнения давления, развиваемое вентилятором, с проектным коэффициентом) во всех расчетных пунктах.

Мы проводим не только аэродинамические испытания вентиляционных систем, но и аэродинамические испытания систем кондиционирования воздуха, газоходов жилых, котельных, социальных, административных и производственных зданий, мини-котельных, газораспределительных подстанций, теплогенерирующих аппаратов работающих на различных видах топлива.

Выполнение аэродинамических испытаний включает проверку скорости потока воздуха; влажность; потери полного давления; расход воздуха; правильности установки различных решеток и клапанов в системе вентиляции; измерение избыточного давления воздуха на нижних этажах лестничных клеток, шахтах лифтов, в тамбурах, а также перепада давления и его скорости на закрытых дверях путей эвакуации; определение скорости истечения продуктов сгорания и т.п.

Акт аэродинамических испытаний вентиляции содержит информацию о функционировании приборов (продуктивности конструкции; кратности аэрации в зданиях; работе вентиляционных каналов и КПД воздушных фильтров). Для реализации испытаний необходим набор специальных инструментов (шумомеры, мультимеры).

Проверки в аэродинамической трубе помогают в нужный момент определить случаи поломки вентиляции, совершив необходимые меры по их ликвидации (специалистами при этом составляется акт о неисправности). В ходе выполнения аэродинамических испытаний, специалисты нашей компании консультируют клиента по вопросам реконструкции вентиляции (если есть такая необходимость), а также проводят инструктаж о поддержании гигиены системы.

Пусконаладочные работы – сложный процесс, требующий специальных умений и знаний. Профессиональность компании, которой решили доверить проведение данных работ, не должна оставлять ни доли сомнения, так как процесс предусматривает абсолютный доступ к вентиляционному оборудованию и системе воздуховодов, которые уже установлены и подсоединены к щитку управления. Внимание! Процесс проведения качественной наладки усложняется, если воздуховоды зашиты потолочными построениями, в которых отсутствуют проверочные лючки для доступа.

Перед составлением инженерного решения о производительности системы вентиляции, специалисты нашей компании осуществляют заблаговременную проверку регулировочных и настроенных компонентов вентиляционных каналов. В случае надобности совершается прочистка каналов и измерение технологических величин.

Паспортизация, осуществляемая специалистами “77 по Фаренгейту”, отвечает предписаниям СТБ/ИСО МЭК 17025-2007 (системы вентиляции и кондиционирования воздуха, воздух промышленных выбросов, воздух рабочей зоны), а документация содержит все этапы, прописанные в нормативных документах: указывается название объекта, адрес, предназначение вентиляционной установки, местоположение оборудования, режимы работы вентиляционной установки, главные технические характеристики электродвигателя, вентилятора, очистительных и пылеувлажнительных конструкций, калориферных установок, а также аэродинамический чертёж с заданными точками замера по сети (м3/ч). Паспортизация необходима для получения утверждения введения оборудования в работу и установления высокой производительности систем вентиляции с частотой, заданной в ТНПА (ежегодно по состоянию на 1 декабря отчетного года).

Более подробную информацию по аэродинамическим испытаниям можно получить по телефону:+375-44-536-65-06

Аэродинамический расчет котельных установок нормативный метод

Аэродинамический расчет котельных установок нормативный метод Компания Белпромклимат осуществляет полный комплекс услуг по кондиционированию, вентиляции, отоплению и холодоснабжению:

Расчет вентиляционной установки вытяжной вентиляции. Подсчет скорости движения воды в трубах калорифера. Расчет тепловой производительности калориферной установки

Приточно-вытяжная вентиляция – это современная технологическая установка, которая основана на эффективном удалении использованного, застоявшегося в помещениях воздуха и одновременную подачу нового, свежего с улицы. Обычно в помещениях устанавливают системы приточно-вытяжной вентиляции. Суть такой системы – поддерживать баланс между выводимым и поступающим в помещение воздухом. При этом учитывается, что с использованием такого оборудования для приточно вытяжной вентиляции часть воздуха будет попадать и в смежные помещения. Вентиляционная решетка обеспечивает воздухораспределительную функцию. Приточно-вытяжная установка является оптимальным для большинства видов жилых и нежилых помещений. Профессиональное проектирование приточно вытяжной вентиляции лучше доверить квалифицированным специалистам.

Системы оснащения приточно-вытяжной вентиляцией основываются на создании двух встречных потоков. По характеру устройства устройство приточно-вытяжной вентиляции может делиться на канальную и бесканальную системы.

Бесканальная система – это способ воздухообмена, предполагающий монтаж вентиляторов в специальные отверстия, которые предназначены для поступления или удаления из помещения воздушных масс. Кухня – классический пример бесканальной системы вентиляции, когда отдельно устанавливаются два вентилятора: один – на приток воздуха на форточке, а второй для вытяжки воздуха на вентиляционном отверстии.

Канальная система приточной вентиляции с рекуперацией – это современная организация, которая кроме определенного набора вентиляционного оборудования состоит из системы воздуховодов (каналов). Такая система обеспечивает более интенсивный и качественный воздухообмен именно в том месте, где сосредоточены места интенсивного загрязнения или повышенной влажности. Канальная система может быть оснащена специальным дополнительным оборудованием для очищения, озонирования и подогрева воздуха в помещениях. Нагрев воздуха может дополняться водяным или электрическим нагревателем.

Расчет приточно вытяжной вентиляции:

Для правильной работы систем вентиляции необходимо правильно произвести расчет и высчитать объем воздуха, подаваемого и выходящего из комнаты. Как рассчитать приточно вытяжную вентиляцию для помещения? Ниже приведены основные способы для расчета:

• используя площадь помещения – в помещения жилого типа необходимо подавать за час минимум 3 куб.м. воздуха в расчете на 1 м. кв. площади;
• опираясь на санитарные нормативы – при регулярном пребывании в помещении одного человека – 60 куб.м. воздуха, при временном – 20 куб.м.
• по кратностям – в СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания» приведены нормы по кратности воздухообмена для помещений различного назначения.

Расчет приточно вытяжной вентиляции по кратностям вычисляется по формуле: норму кратности воздухообмена в помещении необходимо умножить на объем помещения.

Достоинства современной приточно-вытяжной вентиляции:

• Обеспечение принудительной замены воздуха в помещениях
• Необходимая обработка воздуха (очищение, нагрев, озонирование)
• Некоторые системы с рекуперацией проводят увлажнение воздуха в установленных пределах, за счет выделяющейся в каналах влаги в потоки приточного воздуха. Дополнительно решается во влажных помещениях (бассейнах, банных комплексах и т.д.) проблема технологического отвода конденсата.
• Снижение эксплуатационных расходов за счет применения теплообменника особой конструкции – рекуператора, в котором тепло выводимого воздуха используется для нагрева входящего. Такая схема позволяет значительно экономить электроэнергию.

Современные системы приточно-вытяжной вентиляции могут использоваться в разных типах жилых и общественных помещений, в том числе в торговых, логистических и промышленных объектах. Современное проектирование приточно вытяжной вентиляции надежно и эффективно. Выбор оптимального способа вентиляции полностью зависит от цели проекта (снижения затрат на отопление, улучшения качества воздуха, уменьшения потерь тепла, минимального технического обслуживания), а также от конструктивных характеристик здания.

При выборе оптимальной системы вентиляции учитываются следующие параметры:

• Строительно-архитектурные особенности здания
• Санитарные требования
• Эксплуатационные требования
• Противопожарные требования
• Надежность и бесперебойность работы
• Экономические требования

Существуют определенные правила по обеспечения воздухообмена для различных помещений, зависящие от общего количества людей, наличия в здании тепловыделяющего оборудования и других параметров. Расчет приточно вытяжной вентиляции, подбор оборудования происходят с учетом необходимого воздухообмена, разрабатывается индивидуальная схема, которая гармонично и наиболее рационально отвечает нормативным аэродинамическим расчетам.

Типовая приточно-вытяжная вентиляционная система состоит из следующих элементов:

1. Системы распределения воздуха
2. Решетки
3. Вытяжки
4. Воздухоотвода
5. Воздухозаборника
6. Фильтра
7. Нагревателя
8. Вентилятора
9. Шумоизоляции
10. Системы управления климатом
11. Вентиляционных каналов

Приточно-вытяжная система с автоматическими вентиляторами может быть обустроена блоком рекуперации. Системы приточно вытяжной вентиляции с рекуперацией – это оптимальное решение для комфортного микроклимата в помещении.

Блок рекуперации забирает тепло у используемого воздуха, и отдает его свежему воздуху. Коэффициент полезного действия (КПД) блока может составить 95%. Наибольшей популярностью сегодня пользуются следующие бренды современных производителей вентиляционных систем: приточно вытяжная вентиляция с рекуперацией производства BreeZart , Komfovent , Systemair , и другие. От грамотного подбора оборудования и его профессионального монтажа в дальнейшем будет зависеть надежность и долговечность работы системы приточно-вытяжной вентиляции, и в том числе всех помещений и здания в целом.

Калориферы служат для нагрева или охлаждения воздуха. Одним из вариантов использования является установка этих устройств в системы воздушного отопления приточной вентиляции.

Чаще всего, при конструировании системы воздушного отопления используются уже готовые калориферные установки. Для правильного подбора необходимого оборудования достаточно знать: необходимую мощность калорифера, который впоследствии будет монтироваться в системе отопления приточной вентиляции, температуру воздуха на его выходе из калориферной установки и расход теплоносителя.

Расчет мощности калорифера

• • Инструкция по вычислению
  • Определение поверхности нагрева
  • Подбор электрического воздухонагревателя

Перед тем как подать приточный воздух с улицы в помещения, его требуется обработать с целью доведения до нормативных параметров. Такая обработка может включать в себя фильтрацию, нагревание, охлаждение и увлажнение. Нагрев приточного воздуха в холодное время года осуществляется в специальных теплообменных аппаратах – калориферах. Чтобы на выходе из калорифера получить воздушный поток необходимой температуры, требуется произвести расчет и подбор этого аппарата.

Исходные данные для подбора теплообменника

Воздухонагреватели производятся различных типоразмеров и для разных видов теплоносителей, в качестве которых может выступать вода или пар. Последний применяется достаточно редко, в большинстве случаев на предприятиях, где он производится для технологических нужд. Самый распространенный вид теплоносителя – горячая вода. Поскольку в некоторых случаях расход воздуха приточной вентиляции достаточно велик, а установить калорифер большого проходного сечения невозможно, то устанавливают поочередно несколько аппаратов меньшего типоразмера. В любом случае вначале необходим расчет мощности калорифера.

Для выполнения расчета нужны следующие исходные данные:

1. Количество приточного воздуха, который необходимо нагреть. Может выражаться в м³/ч (объемный расход) или кг/ч (массовый расход).
2. Температура исходного воздуха, равна расчетной температуре наружного воздуха для данного региона.
3. Температура, до которой требуется нагреть приточный воздух для подачи его в помещения.
4. Температурный график теплоносителя, используемого для нагрева.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Промышленная теплоэнергетика

Курсовая работа

Тема: «Аэродинамический расчёт котельных установок»

Задание на курсовую работу «Аэродинамический расчёт котельных установок»

	Наименование графы	Обозначение	Значение	Единица С И
	Расход топлива
	Теоретический расход топлива
	Объём дымовых газов на выходе из топки
	Объём дымовых газов перед воздухоподогревателем
	Объём дымовых газов после воздухоподогревателя
	Температура дымовых газов перед пароперегревателем
	Температура дымовых газов перед экономайзером
	Температура дымовых газов перед воздухоподогревателем
	Температура уходящих газов
	Присос воздуха в топке
	Утечка воздуха из воздухоподогревателя
	Коэффициент избытка воздуха в топке
	Средняя скорость воздуха
	Средняя скорость дымовых газов
	Температура холодного воздуха
	Температура подогретого воздуха
	Коэффициент запаса по производительности

Введение

Целью данной курсовой работы является аэродинамический расчет котельной установки. Для организации процесса горения котлоагрегаты оснащаются тягодутьевыми устройствами: дутьевыми вентиляторами, подающими воздух в топку, дымососами для удаления из котла дымовых газов, а также дымовой трубой, устанавливаемой, как правило, общей для всех котлоагрегатов. Современные котлоагрегаты имеют индивидуальные дымососы и дутьевые вентиляторы.

Для подбора тягодутьевых устройств выполняют аэродинамический расчет котлоагрегата, который состоит из двух частей. Вначале выполняется расчёт воздушного тракта котлоагрегата. После этого расчёта осуществляется подбор дутьевого вентилятора. Вторая часть включает в себя расчёт газового тракта. Главной задачей этого расчета является подбор дымососа и дымовой трубы.

Исходными данными для выполнения аэродинамического расчёта служат результата теплового расчёта, который предшествует аэродинамическому расчёту.

1. Теоретическая часть

Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Каждая котельная установка состоит из отдельных элементов - устройств. Одни устройства являются основными, и без них котельная функционировать не может, другие - можно назвать дополнительными, и без них установка будет работать, но с большим расходом топлива, а, следовательно, с меньшим коэффициентом полезного действия; третьи - механизмы и устройства, выполняющие вспомогательные функции.

К основным элементам котельной относятся:

· котлы, заполняемые водой и обогреваемые теплом от сжигания.

Котел - это теплообменное устройство, в котором теплота от горячих продуктов сгорания топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой температуры.

· топки, в которых сжигают топливо и получают нагретые до высоких температур дымовые газы.

Топочное устройство служит для сжигания топлива и превращение его химической энергии в теплоту нагретых газов. Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в котел.

· газоходы, по которым перемещаются дымовые газы и, соприкасаясь со стенками котла, отдают последним свою теплоту;

· дымовые трубы, с помощью которых дымовые газы перемещаются по газоходам, а затем после охлаждения удаляются в атмосферу.

Без перечисленных элементов не может работать даже самая простая котельная установка.

К вспомогательным элементам котельной относят:

· устройства топливоотдачи и пылеприготовления;

· золоуловители, применяемые при сжигании твердых видов топлива и предназначенные для очистки отходящих дымовых газов и улучшающих состояние атмосферного воздуха вблизи котельной;

· дутьевые вентиляторы, необходимые для подачи воздуха в топку котлов;

· дымососы-вентиляторы, способствующие усилению тяги и тем самым уменьшению размеров дымовой трубы;

· питательные устройства (насосы), необходимые для подачи воды в котлы;

· устройства по очистки питательной воды, предотвращающие накипеобразование в котлах и их коррозию;

· водяной экономайзер служит для подогрева питательной воды до ее поступления в котел;

· воздухоподогреватель предназначен для подогрева воздуха перед его поступлением в топку горячими газами, покидающими котлоагрегат;

· приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.

Котельные установки в зависимости от типа потребителя разделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные. По виду вырабатываемого теплоносителя они делятся на паровые (для выработки пара) и водогрейные (для выработки горячей воды).

Энергетические котельные установки вырабатывают пар для паровых турбин на тепловых электростанциях. Такие котельные оборудуют, как правило, котлоагрегатами большой и средней мощности, которые вырабатывают пар повышенных параметров.

Производственно-отопительные котельные установки (обычно паровые) вырабатывают пар не только для производственных нужд, но и для целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Отопительные котельные установки (в основном водогрейные, но они могут быть и паровыми) предназначены для обслуживания систем отопления, горячего водоснабжения и вентиляции производственных и жилых помещений.

В зависимости от масштаба теплоснабжения отопительные котельные разделяются на местные (индивидуальные), групповые и районные.

Местные отопительные котельные обычно оборудуют водогрейными котлами с нагревом воды до температуры не более или паровыми котлами с рабочим давлением до. Такие котельные предназначены для снабжения теплотой одного или нескольких зданий.

Групповые отопительные котельные обеспечивают теплотой группы зданий, жилые кварталы или небольшие микрорайоны. Такие котельные оборудуют как паровыми, так и водогрейными котлами, как правило, большей теплопроизводительности, чем котлы для местных котельных. Эти котельные обычно размещают в специальных зданиях.

Районные отопительные котельные предназначены для теплоснабжения крупных жилых массивов; их оборудуют сравнительно мощными водогрейными и паровыми котлами.

Паровой котёл - это сосуд давления, в котором нагревается вода, превращающаяся в пар. Тепловая энергия, подводимая к паровому котлу, может представлять собой тепло от сгорания топлива, электрическую, ядерную, солнечную или геотермальную энергию. Существуют два основных типа паровых котлов: газотрубные и водотрубные.

Водогрейные котельные установки предназначены для получения горячей воды, используемой для отопления, горячего водоснабжения и других целей. Водогрейная котельная имеет один теплоноситель - воду в отличие от паровой котельной, у которой два теплоносителя - вода и пар. В связи с этим в паровой котельной необходимо иметь отдельные трубопроводы для пара и воды, а также бака для сбора конденсата.

Водогрейные котельные различаются в зависимости от вида используемого топлива, конструкции котлов, топок и т.п. В состав как паровой, так и водогрейной котельной установки обычно входят несколько котлоагрегатов, но не менее двух и не более четырех-пяти. Все они связываются между собой общими коммуникациями - трубопроводами, газопроводами и др.

Все большее распространение получают установки, работающие на ядерном топливе, исходным сырьем которого является урановая руда.

Аэродинамический расчёт котельной установки - это расчет, в результате которого определяют аэродинамические сопротивления газовоздушного тракта как установки в целом, так и различных ее элементов. Нормальная работа котельной установки возможна при условии непрерывной подачи в топку воздуха и удаления в атмосферу продуктов сгорания после их охлаждения и очистки от твердых частиц. Подача и отвод продуктов сгорания в необходимых количествах обеспечиваются сооружением газовоздушных систем с естественной и искусственной тягой. В системах с естественной тягой, применяемой в котельных установках малой мощности с невысокими аэродинамическими сопротивлениями по газовому тракту, сопротивление движению воздуха и продуктов сгорания преодолевается за счет тяги, создаваемой дымовой трубой. Когда котельная установка оборудована экономайзером и воздухоподогревателем и ее сопротивление по газовому тракту значительно превышает 1 кПа, систему газовоздушного тракта оборудуют вентиляторами и дымососами. В котельной установке с уравновешенной тягой воздушный тракт работает под избыточным давлением, создаваемым вентиляторами, а газовый -- под разрежением; в этом случае дымосос обеспечивает разрежение в топке, равное 20 Па. Расчет сопротивления газового и воздушного трактов паровых и водогрейных котлов выполняют в соответствии с нормативным методом. При изменении паропроизводительности котельной установки или вида сжигаемого топлива производят пересчет сопротивлений трактов.

Движение газов в газовоздушном тракте сопровождается потерей энергии, затрачиваемой на преодоление сил трения потока газа о твердые поверхности. Сопротивления, возникающие при движении потока, условно делятся на: сопротивление трения при течении потока в прямом канале постоянного сечения, в том числе при продольном омывании пучка труб; местные сопротивления, связанные с изменением формы или направления потока, которые условно считают сосредоточенными в одном сечении и не включающими сопротивление трения.

Схемы газового и воздушного трактов должны быть просты и обеспечивать надежную и экономичную работу установки. Целесообразно применять индивидуальную компоновку хвостовых поверхностей нагрева, золоуловителей и тягодутьевых устройств без обводных газоходов и соединительных коллекторов. На протяжённых прямых участках рекомендуются газовоздухопроводы круглого сечения как менее металлоемкие и с меньшим расходом теплоизоляции по сравнению с квадратными и прямолинейными. Газоходы паровых и водогрейных котлов, работающих на взрывоопасных видах топлива, не должны иметь участков, в которых возможны отложения несгоревших частиц, сажи, а также плохо вентилируемых зон. Общий перепад давлений в котельной установке складывается из перепадов давлений на отдельных элементах. У агрегатов, работающих под разряжением, суммарный перепад определяют раздельно для воздушного и газового трактов. В котлоагрегате под наддувом рассчитывают общее газовоздушное сопротивление.

2. Аэродинамический расчёт воздушного тракта

Целью расчёта является подбор дутьевого вентилятора. Для подбора вентилятора, необходимо знать м3/ч, и напор Нв, Па. Все исходные данные (температура воздуха, живое сечение, средняя скорость и др.) берутся из теплового расчёта.

Производительность вентилятора определяется по формуле:

где в1 -- коэффициент запаса по производительности;

Vв -- количество воздуха, необходимое для подачи в топку котла, м3/ч,

,

, м3/ч

тогда, м3/ч

Значения Вр, V0, бт, Дбт, Дввп, tхв, в1, берутся из исходных данных.

1. составляется аксонометрическая схема воздушного тракта котлоагрегата от воздухозаборного патрубка до самой последней горелки;

2. весь тракт разбивается на участки (на участках должен быть постоянный расход и средняя скорость);

3. для каждого участка определяются потери давления от трения и от местных сопротивлений;

найденная Напор, развиваемый вентилятором, находится по формуле:

где в2 -- коэффициент запаса по напору, в2 = 1,1;

ДРВ -- аэродинамическое сопротивление воздушного тракта котлоагрегата.

Расчёт ДРВ, Па, ведётся в следующей последовательности:

4. сумма потерь давления УДP прибавляется к сопротивлению горелочного устройства ДРгор: .

2.1. Аксонометрическая схема воздушного тракта

На рисунке 1 представлена аксонометрическая схема воздушного тракта. Цифрам соответствуют участки, на которые разбит воздушный тракт для упрощения расчёта.

Рис.1. Воздушный тракт

2.2. Расчёт потерь давления в воздухопроводе

Потери давления от трения:

Потери давления от местных сопротивлений ДРмс, Па, определяются по формуле:

где л -- коэффициент трения, зависящий от числа Рейнольдса и коэффициента шероховатости стенок канала kэ, л = 0,02 -- для стальных труб;

l -- длина участка, м;

Уо -- сумма коэффициентов местных сопротивлений;

dэ -- эквивалентный диаметр сечения воздушного канала, м.

где F -- площадь живого сечения канала, м2;

П -- периметр канала, м;

с -- плотность воздуха, кг/м3,

где t -- температура воздуха, °С;

со -- плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м3;

W -- скорость воздуха м/с.

где VВ -- расход воздуха на данном участке, м3/ч;

F -- площадь поперечного сечения трубы, м2.

2.3 Расчет участка 1-2

На участке 1-2 находятся: воздухозаборный патрубок, шибер, всасывающий карман, а также диффузор (конфузор) для соединения трубы с карманом, который направляет воздух в вентилятор.

, м2

Труба 1120х1120 мм.

Площадь живого сечения равна:

, м2

Эквивалентный диаметр воздуховода равен:

, м

, м/с

Плотность холодного воздуха равна:

, кг/м3

Динамический напор равен:

, Па

, Па

Коэффициенты местных сопротивлений в воздухозаборном патрубке 0,3 и в шибере 0,1

Чтобы определить коэффициент местного сопротивления соединения воздухопровода с всасывающим карманом, необходимо знать размеры входного отверстия кармана, которые зависят от диаметра выходного отверстия. Выход кармана непосредственно соединяется с входным отверстием дутьевого вентилятора. Таким образом, следует выбрать вентилятор, но для этого необходимо знать напор, который он будет развивать в воздушном тракте. Напор вентилятора зависит от потерь давления на всём воздушном тракте, поэтому, рассчитав потери давления на участках воздушного тракта после вентилятора, определяю приближённое значение напора. По этому значению напора и по значению расхода воздуха QB выбираем тип дутьевого вентилятора. Затем, рассчитав потери давления в соединении трубы участка 1-2 с всасывающим карманом и соединении трубы участка 2-2" с выходом вентилятора, вносим поправку в значение создаваемого вентилятором напора. Если же такого напора вентилятор создать не может, то необходимо выбрать другой вентилятор.

Тогда потери давления в воздухозаборном патрубке и шибере составят:

, Па

Приближённые потери на участке:

, Па

дутьевой вентилятор горелка газовый

2.4 Расчет участка 2-2?

Этот участок воздухопровода соединяет выходное отверстие вентилятора с воздухоподогревателем. На данном участке расход и плотность воздуха остаются такими же, как и на участке 1-2, т. е. VВ = 66421,929 м3/ч. Если принять на участке размеры воздуховода как на участке 1-2, т. е. 1120?1120мм, то останется неизменным скорость воздуха и динамический напор.

Рассчитываем потери от трения:, Па

2.5.Расчёт сопротивления воздухоподогревателя

Воздухоподогреватель представляет собой пучок линейных труб. Дымовые газы проходят внутри труб (снизу вверх или сверху вниз), которые снаружи омываются нагреваемым воздухом. Расположение труб может быть как коридорного вида, так и шахматного. Соответственно сопротивлением воздухоподогревателя будет являться сопротивление поперечно омываемого коридорного или шахматного пучка труб.

Средняя температура воздуха в воздухоподогревателе:

Пересчитаем расход воздуха V и его плотность для воздухоподогревателя:

, кг/м3

, м3/ч

При аэродинамическом расчёте выберем: количество Z1 = 49 и Z2 = 79, шаг S1 = 65 мм и S2 = 55 мм труб в поперечном и продольном сечениях соответственно, диаметр d = 40 мм, высота h = 2600 мм и толщина стенок s = 4 мм труб.

Ширина воздухоподогревателя равна:

, мм

Длина воздухоподогревателя определяется по формуле:

,мм

, м2 , м2

Скорость воздуха в воздухоподогревателе равна:

, м/с

Расположение труб в воздухоподогревателе -- шахматное, трубы -- гладкие.

Коэффициент сопротивления гладкотрубного шахматного пучка определяется в зависимости:

- от относительного поперечного шага труб в пучке

- от коэффициента

где

=1,04

Сопротивление шахматного пучка труб рассчитывается по формуле:

где - поправочный коэффициент, зависит от диаметра труб;

- поправочный коэффициент, зависит от относительных шагов труб и;

- графическое сопротивление одного ряда труб, зависит от скорости и температуры потока.

При d=40 мм коэффициент =0,96,

при =1,625 и коэффициент =1,1

По скорости и средней температуре определяем: =0,8 мм вод.ст.

Тогда: мм вд.ст.=662,999, Па

Присоединение трубы участка 2-2" к воздухоподогревателю происходит с помощью резкого расширения: начальное сечение 1120х1120 мм, конечное -- 3350х2000, мм.

Коэффициент сопротивления при резком расширении прямого канала определяется в зависимости от отношения меньшего сечения к большему:

, тогда овых = 0,75.

Потери давления при резком расширении: , Па

Потери давления на участке с учетом потерь в воздухоподогревателе составляют:

, Па

2.6 Расчет участка 2?-3

Этот участок воздухопровода соединяет выход воздухоподогревателя с трубопроводами, подающими подогретый воздух к горелкам.

Объём подогретого воздуха VВ, м3/ч, подаваемый в топку, определяется по формуле:

,

где tпв -- температура подогретого воздуха, °С.

, м3/ч

Площадь поперечного сечения равна:

, м/с

Труба 1250?1600, мм

, м2

, м

Скорость воздуха в трубе: , м/с

Плотность подогретого воздуха равна:

, кг/м3

Динамический напор равен: , Па

Рассчитываем потери от трения: , Па

Выход воздухоподогревателя соединяется с трубой участка посредством пирамидального конфузора (3350х2000 мм >1250х1600 мм).

Коэффициент местного сопротивления пирамидального конфузора определяется в зависимости от большего угла сужения б. Больший угол сужения будет при уменьшении ширины воздухоподогревателя до ширины трубопровода

;

Получаем.

Так как угол 20° < б < 60°, то коэффициент местного сопротивления конфузора о = 0,1.

На участке также находится поворот на угол 90°, коэффициент местного сопротивления которого о = 1.

, Па

Суммарная потеря давления на участке равна:

, Па

2.7 Расчет участка 3-4

По расходу топлива определяем количество горелок, используемых в котельной установке. Для этого данный расход делим на производительность горелки по газу. Возьмём горелку ГПМ-16, у которой производительность по газу равна 1880 м3/ч.

Тогда число горелок равно: 13950/1880 = 7,42, т. е. устанавливаем 8 горелок.

Для осуществления подвода воздуха к горелкам, в начале участка 3-4 поставим симметричный разделяющий тройник. Каждая ветка тройника направляет поток воздуха к одной горелке. Поскольку ответвления к горелкам симметричные, то для определения потерь давления на участке 3-4 достаточно вычислить потери в одной ветке.

Для расчета разделим участок 3-4 на два: 1"- участок до ответвления потока на первую горелку; 2"- участок после ответвления. Сопротивлением участка 3-4 будет суммарное сопротивление этих участков.

Участок 1"

Данный участок содержит поворот на угол 90о в симметричном тройнике. Так как в тройнике поток делится на две равные части, объем воздуха, проходимый через участок, равен половине расхода на предыдущем участке:

, м3/ч,

Соответственно полученной площади выбираем размеры и вид трубы:

труба 1250800, мм

, м2

, м

Рассчитываем скорость воздуха в трубе:

, м/с

Плотность подогретого воздуха равна =0,616, кг/м3

Динамический напор: , Па

Потери давления от трения: , Па

Коэффициент сопротивления при повороте в симметричном тройнике определяется так же, как при боковом ответвлении в несимметричном тройнике при

где Fc-площадь живого сечения трубы до ответвления; Fб-площади живого сечения бокового ответвления тройника; FП-площадь живого сечения трубы в проходе тройника.

При равенстве скоростей до ответвления и в боковом ответвлении при ответвлении на угол 90о коэффициент местного сопротивления.

Потери давления в местных сопротивлениях: , Па

Суммарные потери давления на участке 1" составляют

, Па

Участок 2"

На данном участке находится разделяющий несимметричный тройник, площадь ответвления в котором равна площади прохода и соответственно объемы воздуха, проходимые через проход и ответвление, равны.

Объем воздуха, проходимый через проход тройника (участок 2") и через ответвление, равен

, м3/ч,

площадь поперечного сечения: , м2

Соответственно полученной площади выбираем размеры и вид трубы:

труба 12500,4, мм

, м2

, м

Рассчитываем скорость воздуха в трубе: , м/c

Плотность подогретого воздуха: =0,616, кг/м3

Динамический напор: , Па

Потери давления от трения: Па

Коэффициент местного сопротивления в проходе тройника определяется в зависимости от отношения скоростей после и до ответвления. При их равенстве.

Потери давления от местных сопротивлений составляют:

, Па

Суммарные потери давления на участке 2": , Па

Суммарное сопротивление участка 3-4 принимается равным:

, Па

2.8 Расчет участка 4-5

На данном участке происходит соединение воздухопровода с горелочными устройствами.

Рассчитываем сопротивление воздухопроводов к каждой из горелок на одной ветке участка 3-4, а затем, выбрав участок с максимальным сопротивлением, получим потери на участке 4-5.

2.8.1 Подвод к первой горелке

Данный подвод является ответвлением несимметричного тройника в начале участка 3-4 (2") под углом 45о, на котором также находятся поворот на угол 45о и соединение а вводом в горелку.

Объем воздуха, проходящий через участок 4-5, равен, м3/ч площадь поперечного сечения равна

, м2.

Соответственно полученной площади выбираем размеры и вид трубы:

труба 630х800, мм

, м2

, м.

Рассчитываем скорость воздуха в трубе: ,м/с.

Плотность подогретого воздуха равна =0,616, кг/м3.

Динамический напор: , Па.

Потери давления от трения: , Па.

Коэффициент местного сопротивления бокового ответвления тройника на угол 45о определяется в зависимости от отношения скоростей после и до ответвления. При их равенстве коэффициент местного сопротивления.

В конце участка 4-5 воздухопровод присоединяется к вводу в горелку размерами 990х885 мм. Для присоединения трубы 630х800 мм необходимо устанавливать диффузор.

Коэффициент местного сопротивления диффузора в прямом канале рассчитывается по формуле

где - коэффициент полноты удара, в зависимости от угла раскрытия диффузора;

- коэффициент сопротивления при внезапном расширении определяется в зависимости от отношения меньшего сечения к большему:

, тогда по графику:

При расширении стороны размером 630 мм до 990 мм получится больший угол, чем при расширении стороны размером 800 мм до 885 мм, поэтому определяю по этой стороне. Длину диффузора принимаем равной 500мм.

Угол раскрытия. По углу определяю, что

Потери давления от местных сопротивлений составляют

, Па

Суммарные потери давления на подводе к первой горелке составляют

, Па

2.8.2 Подвод ко второй горелке

На данном участке воздухопровода находится поворот на угол 90о от участка 3-4 (2") и диффузор, соединяющий трубу с вводом в горелку.

Объем воздуха, проходящий через данный участок, равен объему воздуха, проходящему на участке 3-4 (2"), т.е. 28547,678м3/ч. Размеры трубопровода остаются неизменными по сравнению с участком 3-4 (2"), следовательно, остаются неизменными скорость воздуха и динамический напор.

Потери давления от трения составляют

, Па

Коэффициент местного сопротивления поворота на угол 45о.

Соединение трубопровода со второй горелкой аналогично соединению с первой горелкой, соответственно, коэффициент местного сопротивления имеет такое же значение, т.е. .

, Па

Потери давления в подводе ко второй горелке

, Па

Потери давления на участке 4-5 принимаются равными сопротивлению подвода к первой горелке: , Па.

Приближенное значение потерь давления по воздушному тракту:

Па

2.9 Сопротивление горелочного устройства

Сопротивление горелочного устройства Дhгор, Па, рассчитывается по формуле:

где W -- скорость воздуха в горелке, м/с,

где Fгор -- площадь, по которой двигается воздух в горелке,

, м2 , м/с

Динамический напор: , Па

Сопротивление горелки: , Па

2.10 Выбор дутьевого вентилятора

Аэродинамическое сопротивление воздушного тракта котлоагрегата примерно равно: , Па

Напор, развиваемый вентилятором, равен:

, Па = 378,665 мм вод.ст.

Используя производительность дутьевого вентилятора:

Qв =69747, 025, м3/ч

и напор

НВ = 378,7 мм вод.ст,

создаваемый им, по сводному графику характеристик выбираем вентилятор. Выбираем дутьевой вентилятор ВДН-17 с частотой вращения 980 об/мин.

В таблице конструктивных характеристик вентилятора находим размеры входного и выходного отверстий вентилятора: d =1700мм; а = 630мм; b = 1105мм.

После выбора вентилятора рассчитываем потери давления на участках 1-2 и 2-2". Пересчитав потери давления, находим истинное значение напора, который должен создавать вентилятор.

2.11 Пересчет участка 1-2

Размеры входного отверстия кармана:

а = 1,8 dв = 1,8 1700 = 3060, мм

b = 0,92 dв = 0,92 1700 = 1564, мм

Трубопровод участка 1-2 присоединяется к карману с помощью диффузора (1120х1120 мм > 1564?3060 мм).

Коэффициент местного сопротивления пирамидального диффузора определяется в зависимости от большего угла раскрытия диффузора и от отношения меньшего сечения к большему. Больший угол раскрытия будет при увеличении стороны трубопровода размером 1120 мм до стороны кармана размером 3060 мм.

Угол раскрытия б = 2arctg 0,32 = 39°. По углу б находим цр=1,1

Отношение меньшего сечения к большему равно: ,

тогда овых = 0,6, .

Потери давления в диффузоре равны: , Па

Потери давления во всасывающем кармане рассчитываются по скорости потока воздуха в кармане: , м/с.

Коэффициент местных сопротивлений в кармане равен 0,1.

, Па

Потери давления от местных сопротивлений на участке составляют:, Па.

Суммарные потери на участке 1-2: , Па.

2.12 Пересчет участка 2-2"

Труба соединяется с выходом вентилятора посредством резкого расширения (630?1105 мм > 1120?1120 мм).

Коэффициент местного сопротивления при резком расширении трубы определяется в зависимости от отношения площади меньшего сечения к большему:

,

тогда коэффициент местного сопротивления резкого расширения овых = 0,2.

Потеря давления ДР, Па, от местного сопротивления после вентилятора определяется по формуле:

где W -- скорость воздуха на выходе из вентилятора.

Скорость воздуха на выходе из вентилятора: , м/с

, Па

Потери давления от местных сопротивлений на участке составляют:

Па

Суммарные потери на участке: , Па

Пересчитав потери давления на участках 1-2 и 2-2", получим истинное значение потерь давления по воздушному тракту.

Объединим полученные результаты при расчёте потерь давления на всех участках в таблицу (таблица 1):

Таблица 1. Результаты вычислений потерь давления на всех участках

Потери давления по всему воздушному тракту составляют:

Напор, развиваемый вентилятором:

Па = 397,275, мм вод. ст.

Используя производительность дутьевого вентилятора

Qв =69747,025, м3/ч

Нв = 397,275, мм вод. ст.,

создаваемый им, по графику аэродинамических характеристик дутьевого вентилятор ВДН-17 с частотой вращения 980 об/мин находим значение КПД вентилятора: з = 0,81.

Затрачиваемая вентилятором мощность Nв, кВт, рассчитывается по формуле:

где Qв -- производительность вентилятора, м3/ч;

Нв -- напор, создаваемый вентилятором, Па;

зв -- КПД вентилятора, %.

3. Аэродинамический расчёт газового тракта

Целью расчёта является подбор дымососа и дымовой трубы. Для подбора дымососа необходимо знать его производительность Qд и создаваемое насосом давление Нд.

Производительность дымососа Qд, м3/ч, определяется по формуле:

где в1 -- коэффициент запаса по производительности: в1 = 1,05;

Vдг -- объём дымовых газов, удаляемых дымососом из котлоагрегата, м3/ч,

,

где объём уходящих газов, - температура уходящих из котлоагрегата газов.

, м3,

тогда производительность дымососа Qд равна:

, м3/ч

Давление, создаваемое дымососом, определяется по формуле:

где в2 -- коэффициент запаса по расходу, в2 = 1,1;

k2 -- коэффициент, учитывающий отличия условия работы дымососа от условий, для которых составлена аэродинамическая характеристика дымососа,

,

где tхар = 100 °С -- температура дымовых газов, для которой составлена характеристика дымососа,

тогда

ДРка = ДРк + ДРп/п + ДРв эк + ДРв/п + ДРг/х + ДРд тр ± ДPс/т,

где ДРка -- потери давления по газовому тракту котлоагрегата, Па;

ДРк -- аэродинамическое сопротивление самого котла, Па;

ДРп/п -- аэродинамическое сопротивление пароперегревателя, Па;

ДРв эк -- аэродинамическое сопротивление водяного экономайзера, Па;

ДРв/п -- аэродинамическое сопротивление воздухоподогревателя, Па;

ДРг/х -- аэродинамическое сопротивление газоходов, соединяющих котёл с хвостовыми поверхностями нагрева, а также дымосос и дымовую трубу между собой, Па;

ДРд тр -- аэродинамическое сопротивление дымовой трубы, Па;

ДPс/т -- самотяга, развиваемая дымовой трубой, Па.

3.1 Аксонометрическая схема газового тракта

На рисунке 2 представлена аксонометрическая схема газового тракта. Цифрам соответствуют участки, на которые разбит газовый тракт для упрощения расчёта.

Рис.2. Газовый тракт

Условные обозначения:

· I - котел;

· II - пароперегреватель;

· III - водяной экономайзер;

· IV - воздухоподогреватель;

· V - дымосос;

· VI - дымовая труба;

3.2. Аэродинамическое сопротивление котла

Котёл состоит из топки, выложенной внутри экранными поверхностями нагрева, по которым циркулирует вода. Примем габаритные размеры котла 11?15?18 м.

где ДРр -- разряжение на выходе из топки (20 ~ 30 Па). Примем ДРр = 25 Па;

ДР4пов -- потери давления при четырех резких поворотах на угол 90° в камере, Па;

ДPкп -- потери давления в кипятильных пучках, Па;

ДРрс -- потери давления при резком сужении на входе в канал газового тракта, Па.

Объём дымовых газов, проходимых через котёл:

, м3

Площадь камеры котла равна:

, м2

Скорость дымовых газов в камере котла:

, м/с

Плотность дымовых газов с, кг/м3, вычисляется по формуле:

, кг/м3

Динамический напор: , Па

Потери давления при четырех резких поворотах на угол 90° (о = 1) составляют: , Па

3.3 Сопротивление кипятильного пучка

Кипятильный пучок в котле образован из экранных труб задней стенки котла, на которой расположено Z трубок диаметром d = 50 мм с шагом 60 мм. Количество трубок на задней стенке равно:

.

Составим кипятильный пучок коридорного типа из Z2 = 3 рядов с шагом S2 = 70 мм, тогда в каждом ряду будет по Z1 = 83 трубки, расположенных с шагом S1 = 3 60 = 180мм. Высота пучка равна 3000 мм. По количеству трубок в поперечном сечении и их шагу уточняем ширину котла:

м.

Коэффициент сопротивления гладкотрубного коридорного пучка труб определяется в зависимости:

· от относительного поперечного шага труб,

· от относительного продольного шага труб,

· от коэффициента.

При у1 > у2 и 1 ? ш? 8 коэффициент местного сопротивления коридорного пучка труб о определяется по формуле

при у1 = 3,6 коэффициент Су = 0,495.

Площадь сечения, по которому движутся дымовые газы в пучке, равна:

Скорость дымовых газов в пучке равна

При W = 3,012 коэффициент огр = 0,67,

при огр = 0,67 и ш = 6,5 коэффициент CRe = 0,24. .

Потери давления в пучке труб составляют:

Коэффициент местного сопротивления при входе в канал с прямыми кромками заподлицо со стенкой равен 0,5,

тогда, Па

В итоге получаем: , Па

3.4 Аэродинамическое сопротивление пароперегревателя

Расположение змеевиков в пароперегревателе может быть как коридорное, так и шахматное. Соответственно сопротивлением пароперегревателя является сопротивление коридорного или шахматного пучков труб.

Примем: расположение шахматное, трубы гладкие. Количество труб в поперечном сечении Z1 = 104, а по ходу дымовых газов Z2 = 59. Трубы расположены соответственно на расстоянии S1 = 60 мм и S2 = 45 мм. Диаметр труб равен 32 мм. Высота труб равна 4000 мм.

Размеры пароперегревателя:

· высота h = 4000, мм;

· ширина b = (Z1 +l) · S1 = (l04 + l) · 60 = 6300, мм;

· длина l = (Z2+1) · S2 = (59 + l) · 45 = 2700, мм.

Коэффициент сопротивления гладкотрубного шахматного пучка определяется в зависимости от отношений:

Сопротивление шахматного пучка труб Дh, мм вод. ст., при 0,1?ц?1,7 находится по формуле:

При d = 32 мм Cd = 1,005,

при у1 = 1,88 и коэффициент Cs = 1,07.

Площадь живого сечения пучка равна:

Средняя температура дымовых газов в пароперегревателе:

Плотность дымовых газов в пароперегревателе равна:

Объём дымовых газов в пароперегревателе:

Скорость дымовых газов в пароперегревателе равна:

По скорости и средней температуре определяем Дhгр, мм вод. ст.:

Дhгр = 0,6, мм вод. ст.

Сопротивление пароперегревателя:

Дh = , мм вод.ст. = 379,771, Па

3.5 Аэродинамическое сопротивление водяного экономайзера

Стальной змеевиковый экономайзер представляет собой пучок труб, набранный из стальных змеевиков диаметром 28 или 32 мм, со стенками толщиной 3 или 4 мм. Дымовые газы поперечно омывают змеевики. Расположение змеевиков может быть коридорным и шахматным. (Приняли шахматное расположение змеевиков).

Количество труб в поперечном сечении Z1 = 74, а по ходу дымовых газов Z2 = 74. Трубы расположены соответственно на расстоянии S1 = 70 мм и S2 = 40 мм. Диаметр труб равен 32 мм, высота труб -- 3500 мм.

Размеры экономайзера:

· длина (высота кипятильного пучка) h = 3500, мм.

· ширина (ширина кипятильного пучка) , мм;

· высота (длина кипятильного пучка) , мм;

Сопротивление шахматного пучка труб зависит от;

Сопротивление шахматного пучка труб Дh, мм вод. ст., при у1 ? 3 и 1,7 ? ц? 6,5 рассчитывается по формуле:

При d = 32 мм коэффициент Cd = 1,005,

при у1 = 2,19 и у2 = коэффициент СS = 1,07.

Площадь живого сечения пучка:

Средняя температура дымовых газов в водяном экономайзере равна:

Средний объём дымовых газов, уходящих из экономайзера:

Объём дымовых газов в экономайзере:

Скорость дымовых газов в экономайзере равна:

По скорости W = 9,351 м/с и средней температуре °С определяем Дhгр, мм вод. ст.: Дhгр = 0,69.

Сопротивление экономайзера:

мм вод. ст.= 545,92, Па

3.6 Аэродинамическое сопротивление воздухоподогревателя

Сопротивление воздухоподогревателя складывается из сопротивления трения в трубах и сопротивления входа в трубы и выхода из них. Параметры воздухоподогревателя берутся из воздушного тракта котлоагрегата.

Размеры воздухоподогревателя:

· h =2600 мм,

· b = 3250 мм,

· l = 4950мм;

Диаметр и толщина труб: d = 40 мм; s = 4 мм;

Количество труб: Z1 = 49, Z2 = 79;

Расстояние между осями труб: S1 =65 мм, S2 = 55 мм;

Площадь живого сечения пучка равна:

Средняя температура дымовых газов в воздухоподогревателе:

Средний объём дымовых газов, уходящих из воздухоподогревателя:

Объём дымовых газов в воздухоподогревателе:

Скорость движения дымовых газов в воздухоподогревателе:

Сопротивление трения в трубах рассчитывается по формуле:

где Дh?гр -- зависит от средней температуры потока и от скорости потока, Дh?гр = 22, мм вод. ст./м;

Сш -- поправочный коэффициент на шероховатость, Сш = 0,92;

l -- общая длина труб, м;

мм вод. ст. = 982,844, Па

Сопротивление при входе в трубы и при выходе из них вычисляется по формуле:

где m -- количество последовательно расположенных по ходу газа отдельных кубов, m = 1;

овх и овых -- коэффициенты входа и выхода определяются в зависимости от отношения суммарной площади живого сечения труб к площади живого сечения газохода до и после воздухоподогревателя.

При = 0,368 коэффициенты местного сопротивления при входе и выходе дымовых газов в трубочки воздухоподогревателя равны соответственно овх = 0,33 и овых = 0,45.

Плотность дымовых газов в воздухоподогревателе:

Динамический напор:

тогда, Па

В итоге сопротивление воздухоподогревателя равно:

3.7 Аэродинамическое сопротивление газоходов в тракте

3.7.1 Расчет участка 1-2

Данный участок газохода соединяет выход котла с пароперегревателем.

Объём дымовых газов, проходящих через участок, равен объёму дымовых газов, выходящих из котла, т. е. V1-2 = 356854,286, м3/ч.

Площадь поперечного сечения:

, м2

Соответственно полученной площади выбираем размеры и вид трубы:

труба 3550?2800, мм.

Площадь живого сечения:

, м2

, м

, м/с

Динамический напор:

, Па

Рассчитываем потери от трения:

, Па

Труба соединяется с выходом котла (3550?2800 мм) без местных сопротивлений. Присоединение трубы участка 1-2 к пароперегревателю происходит с помощью резкого расширения: начальное сечение 3550?2800 мм, конечное -- 6300?4000, мм.

При = 0,394 коэффициенты местного сопротивления овх = 0,29 и овых = 0,39 , Па

, Па

3.7.2 Расчет участка 3-4

Данный участок газохода соединяет пароперегреватель с водяным экономайзером.

Объём дымовых газов, проходящих через участок равен:

, м3/ч

Площадь поперечного сечения:

, м2

Соответственно полученной площади выбираем размеры и вид трубы:

труба 3350?2240, мм

Площадь живого сечения:

, м2

Эквивалентный диаметр газохода:

, м

Скорость дымовых газов в трубе:

, м/с

Плотность дымовых газов при 755 °С:

, кг/м3

Динамический напор:

, Па

Рассчитываем потери от трения

, Па

Выход пароперегревателя соединяется с трубой с помощью пирамидального конфузора (6300?4000 мм > 3350?2240 мм). Коэффициент местного сопротивления пирамидального конфузора находится в зависимости от большего угла сужения б, который в данном случае будет при уменьшении ширины пароперегревателя до ширины трубы:

Получаем б = 58°. Так как угол 20° < б < 60°, то коэффициент местного сопротивления конфузора о = 0,1.

Коэффициент местного сопротивления поворота на угол 90° о = 1.

Труба соединяется с входом водяного экономайзера с помощью резкого расширения (3350?2240 мм > 5250?3500 мм).

Отношение площади меньшего сечения к площади большего сечения равно:

,

тогда овых = 0,4.

Потери давления в местных сопротивлениях составляют:

, Па

Суммарные потери давления на участке:

, Па

3.7.3 Расчет участка 5-6

Данный участок газохода соединяет водяной экономайзер с воздухоподогревателем.

Объём дымовых газов, проходящих через участок, равен:

, м3/ч

Площадь поперечного сечения:

, м2

Соответственно полученной площади выбираем размеры и вид трубы:

труба 2000?3550, мм

Площадь живого сечения:

, м

Эквивалентный диаметр газохода:

, м

Скорость дымовых газов в трубе:

, м/с

Плотность дымовых газов при 545°С:

, кг/м3

Динамический напор:

, Па

Рассчитываем потери от трения:

, Па

Выход водяного экономайзера соединяется с трубой с помощью пирамидального конфузора (5250?3500 мм > 3550?2000 мм). Больший угол сужения в данном конфузоре будет при уменьшении ширины водяного экономайзера до ширины трубы:

.

Получаем б = 53,13°. Так как 20° < б < 60°, то коэффициент местного сопротивления конфузора о = 0,1.

В конце участка 5-6 труба присоединяется к входу воздухоподогревателя (4950?3250 мм). Для присоединения трубы 3350?2000 мм необходимо установить пирамидальный диффузор.

Коэффициент местного сопротивления диффузора в прямом канале рассчитывается по формуле.

Отношение меньшего сечения к большему равно:

, тогда овых = 0,39.

При расширении стороны размером 3350 мм до 4950 мм получается больший угол, чем при расширении стороны размером 2000 мм до 3250 мм, поэтому цр определяем по этой стороне. Длину диффузора принимаем равной 3000 мм.

.

Угол раскрытия: .

По углу б определяем, что цр = 0,86. .

Коэффициент местного сопротивления каждого из двух поворотов на угол 90° о = 1

Потери давления в местных сопротивлениях:

, Па

Суммарные потери давления на участке:

, Па

3.7.4 Участок 7-8

Данный участок газохода соединяет воздухоподогреватель с всасывающим карманом, который направляет дымовые газы в дымосос.

На данном участке находится 1 поворот на 90° Коэффициент местного сопротивления поворота на угол 90° о = 1

Объём дымовых газов, проходящих через участок, равен объёму дымовых газов, уносимых дымососом, т. е, м3/ч

Площадь поперечного сечения:

, м2

Соответственно полученной площади выбираем по ГОСТ размеры и вид трубы:

труба 1800?2240 мм

Площадь живого сечения:

, м2

Эквивалентный диаметр газохода:

, м

Скорость дымовых газов в трубе:

, м/с

Плотность дымовых газов при 120 °С равна:

, кг/м3

Динамический напор:

, Па

Потери от трения составляют:

, Па

Соединение воздухоподогревателя с трубой -- с помощью конфузора (2000?3550 мм > 1800?2240 мм). Больший угол сужения в данном конфузоре будет при уменьшении ширины воздухоподогревателя до ширины трубы:

Получаем б = 47,2°. Так как 20° < б < 60°, то коэффициент местного сопротивления конфузора о = 0,1.

Чтобы рассчитать потери давления во всасывающем кармане и в соединении трубы участка с карманом, необходимо знать размеры входного отверстия кармана, которые определяются в зависимости от размера выходного отверстия, равного размеру входного отверстия дымососа. Для этого необходимо выбрать дымосос. Определим потери давления на участке 8-9 и в дымовой трубе, а также самотягу в дымовой трубе. Рассчитаем приближённое давление, создаваемое дымососом, по которому выберу дымосос. Затем, пересчитав потери на участках 7-8 и 8-9, определим истинное значение напора, создаваемого дымососом. Если же такой напор дымосос не может создать, то необходимо выбрать другой.

Потери давления в конфузоре:

, Па

Суммарные приближённые потери давления на участке:

, Па

3.7.5 Участок 8-9

Данный участок газохода соединяет выход дымососа с дымовой трубой.

На данном участке находится 2 поворота на угол 90°. Коэффициент местного сопротивления поворота на угол 90° о = 1.

Объём и плотность дымовых газов, проходящих через данный участок, остаются неизменными по сравнению с участком 7-8, если принять размеры трубопровода на данном участке такими же, как и на участке 7-8, то не изменится скорость дымовых газов, а соответственно и динамический напор.

Потери от трения:

, Па

Газоход присоединяется к дымовой трубе с помощью цоколя с подводом одиночного газохода с размерами:

b = 3350 мм; a = 0,9 · h = 0,9 · 3350 = 3015 мм.

Для соединения газохода с цоколем необходимо установить диффузор (1800?2240 > 3015?3350 мм).

,тогда ж=0,4

Потери давления в местных сопротивлениях составляют:

, Па

Суммарные потери давления на участке составляют:

, Па

, Па

3.8 Аэродинамический расчет дымовой трубы

Выберем цилиндрическую, кирпичную трубу. Для расчёта трубы необходимо задать скорость выхода дымовых газов из трубы. Пусть W = =12м/с.

Площадь устья трубы равна:

, м2

Зная площадь отверстия, можно найти диаметр выходного отверстия:

, м

По ГОСТ выбираем наиболее близкое значение диаметра к полученному значению: м.

По выбранному диаметру устья находим площадь устья и скорость дымовых газов в трубе:

, м2

, м/с

По диаметру на выходе трубы по унифицированному ряду типоразмеров дымовых труб выбираем высоту дымовой трубы.

Hтр = 60, м

Плотность дымовых газов при 135 °С равна с = 0,883 кг/м3.

Динамический напор равен:

, Па

Рассчитываем потери от трения. Коэффициент трения л = 0,05.

, Па

Потери от местных сопротивлений при выходе из дымовой трубы (о = 1) составляют:

, Па

Суммарные потери давления в дымовой трубе:

, Па

Самотяга в трубе:

, Па

3.9 Выбор дымососа

Складывая потери давления во всех агрегатах и газоходах, получаем приближённое значение потерь давления по газовому тракту:

, Па

Напор, развиваемый дымососом, равен:

, Па = 219,54, мм вод. ст.

По производительности дымососа

Qд = 157613,539, м3/ч

и напору

Нд = 219,54, мм вод. ст.,

который он создаёт, выбираем дымосос Д-20?2 с частотой вращения 590 об/мин. Зная размеры входного и выходного отверстий дымососа, можно найти потери давления на участках 7-8 и 8-9.

3.10 Пересчет участка 7-8

Перед дымососом стоит всасывающий карман с размерами входного отверстия:

а = 0,92 dд = 0,92 2000 = 1840, мм;

b = 1,8 · dд = 1,8 · 2000 = 3600, мм.

Чтобы присоединить карман размером 1840?3600 мм к трубе 1800?2240 мм участка, необходимо установить конфузор. Больший угол сужения в данном конфузоре будет при:

Получаем б = 37,5°. Так как 20° < б < 60°, то коэффициент местного сопротивления конфузора о = 0,1.

Потери давления в конфузоре определяются по скорости дымовых газов в меньшем сечении, т. е. по скорости дымовых газов в дымоходе.

Скорость дымовых газов в дымоходе:

, м/с.

Коэффициент сопротивления во всасывающем кармане о = 0,1

Потери давления в диффузоре и всасывающем кармане:

, Па

Потери давления в местных сопротивлениях на участке 7-8:

, Па

Суммарные потери давления на участке:

, Па

3.11.Пересчет участка 8-9

Газоход присоединяется к выходу дымососа с помощью диффузора (1840х3600 мм>3015х3350 мм)

,тогда ж=0,13

Скорость дымовых газов на выходе из дымососа:

W=, м/с

Потери давления в конфузоре:

Потери давления в местных сопротивлениях на участке составляют:

, Па

Суммарные потери на участке: 119,557+9,47=129,027, Па

Суммарные потери давления в газоходах:

ДРг/х =9,356+25,577+57,785+70,890+129,027=292,635, Па

Потери давления по всему газовому тракту:

, Па

Давление создаваемое дымососом:

Hд=1,1 . 0,86258 .2287,275 =2268,6, Па = 231,3, мм вод. ст.

Используя производительность дымососа Qд=157613,539, м3/ч и напор Hд=231,3, мм вод. ст., создаваемый им, по графику аэродинамических характеристик выбираем дымосос Д-20?2 с частотой вращения 590 об/мин.

Находим КПД дымососа: зд=0,61 %

Затрачиваемая дымососом мощность NД, кВт

Nд =

где QД - производительность вентилятора, м3/ч; HД - напор развиваемый вентилятором, Па; зД - КПД вентилятора, %.

NД =, кВт

Заключение

Для организации процесса горения котлоагрегаты оснащаются тягодутьевыми устройствами: дутьевыми вентиляторами, подающими воздух в топку, дымососами для удаления из котла дымовых газов, а также дымовой трубой.

В данной курсовой работе было выполнено:

· аэродинамический расчет воздушного тракта котлоагрегата, подобран по производительности и напору дутьевой ВДН-17 с частотой вращения 980 об/мин.и вычислена мощность, потребляемая им;

· аэродинамический расчет газового тракта, выбран дымосос дымосос

Д-20?2 с частотой вращения 590 об/мин. и определена мощность, потребляемая им;

· выбрана цилиндрическая кирпичная дымовая труба высотой 60 метров.

Литература

1. Захарова Н.С. Методические указания к выполнению курсовой работы "Аэродинамический расчет котельных установок" по дисциплине "Гидрогазодинамика": Учеб.- метод. пособие Череповец: ЧГУ, 2007 -- 23 с.

2. Приложения к учебно-методическому пособию "Аэродинамический расчет котельных установок". Ч. 1. Череповец: ЧГУ, 2009.

3. Приложения к учебно-методическому пособию "Аэродинамический расчет котельных установок". Ч. 2. Череповец: ЧГУ, 2002.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Подбор дутьевого вентилятора. Расчет газового тракта. Основные типы котельных установок. Подбор дымососа и дымовой трубы. Аэродинамический расчет воздушного тракта. Расчет сопротивления кипятильного пучка. Аксонометрическая схема газового тракта.

курсовая работа , добавлен 04.11.2012


Сведения о топке и горелке котла. Топливо, состав и количество продуктов горения, их теплосодержание. Тепловой расчет топки. Расчет сопротивления газового котла, водяного экономайзера, газоходов, дымовой трубы. Выбор дымососа и дутьевого вентилятора.

курсовая работа , добавлен 06.05.2014


Техническая характеристика парогенератора ТГМП-114. Расчёт объёмов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Расчёт котельного агрегата. Аэродинамический расчёт водяного экономайзера. Расчёт экранных труб на прочность. Выбор дымососа и вентилятора.

курсовая работа , добавлен 11.04.2012


Определение состава и энтальпий дымовых газов. Определение конструктивных размеров и характеристик топочной камеры. Тепловосприятие водяного экономайзера. Аэродинамический расчёт газового тракта котла. Поверочно-конструктивный расчёт котельного пучка.

курсовая работа , добавлен 02.04.2015


Расчёт параметров дутьевого вентилятора. Выбор электродвигателя. Расчет параметров дымососа. Расход натурального топлива на котел при номинальной нагрузке. Производительность дутьевого вентилятора. Экономичность тягодутьевых машин в регулировочном режиме.

контрольная работа , добавлен 19.01.2015


Общая тепловая мощность котельной установки без учета потерь и расхода на собственные нужды. Выбор различных подогревателей, насосов и другого вспомогательного оборудования. Расчёт воздушного тракта, выбор дутьевого вентилятора и электродвигателя к нему.

курсовая работа , добавлен 31.03.2015


Определение количества раствора, поступающего на выпарку. Распределение полезной разности температур. Физико-химические температурные депрессии. Тепловой расчёт подогревателя экстрапара и аэродинамический расчёт тракта подачи исходного раствора.

контрольная работа , добавлен 11.03.2013


Краткое описание котельного агрегата БКЗ-420-140ГМ. Определение коэффициента избытка воздуха, объемов и энтальпий продуктов сгорания. Расчет пароперегревателя и воздухоподогревателя. Оценка общего сопротивления по участкам газового и воздушного трактов.

курсовая работа , добавлен 14.03.2012


Тепловой расчет парогенератора: топливо, воздух, продукты сгорания. Основные конструктивные характеристики топки. Расчет фестона, перегревателя и испарительного пучка. Аэродинамический расчет топки и самотяги дымовой трубы. Выбор дымососа и вентилятора.

курсовая работа , добавлен 16.03.2012


Состав и характеристика топлива. Определение энтальпий дымовых газов. Тепловосприятие пароперегревателя, котельного пучка, водяного экономайзера. Аэродинамический расчёт газового тракта. Определение конструктивных размеров и характеристик топочной камеры.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аэродинамический расчет котельных установок

1. Основные положения

Основные расчетные формулы

Целью аэродинамического расчета котельной установки (расчета тяги и дутья) является определение производительности тяговой и дутьевой системы и перепада полных давлений в газовом и воздушном трактах.

Производительность тяго-дутьевой системы (расход воздуха в дутьевой и расход газов в тяговой системах) Q, м 3 /c , определяется по данным теплового расчета для номинальной нагрузки котельного агрегата.

Перепад полных давлений на участках тяго-дутьевого тракта ДН п, определяется уравнением

ДН п = (h п) 1 - (h п) 2 = (h ст1 + h д1) - (h ст2 + h д2) , Па,

где h ст - статическое давление, представляющее собой разность между абсолютным давлением h на уровне Z и абсолютным атмосферным давлением на том же уровне

h ст = h - (h o - с a Zg) , Па,

где h о - атмосферное давление на уровне Z=0, Па; с а - плотность атмосферного воздуха, принимаемая постоянной в пределах небольших изменений высоты, кг/м 3 ;

Динамическое давление (скоростной напор), Па; с - плотность текущей среды, кг/м 3 .

Перепад полных давлений на участках можно представить

ДН п = Дh - (Z 2 - Z 1)(с а - с)g , Па,

где Дh - сопротивление участка, Па.

Комплекс (Z 2 - Z 1)(с а - с)g - называется самотягой и обозначается h c , Па; при равенстве плотностей текущей среды с и атмосферного воздуха с а, а также в случае горизонтальных газоходов самотяга равна нулю.

Индекс 1 относится к начальному по ходу потока сечению, а индекс 2 - к конечному.

Статическое давление может быть положительным (избыточное давление) и отрицательным (разрежение).

Все сопротивления обычно разделяются на две группы:

а) сопротивление трения , т.е. сопротивление при течении потока в прямом канале постоянного сечения, в том числе при продольном омывании пучка труб;

б) местные сопротивления , связанные с изменением формы или направления канала, каждое из которых считается условно сосредоточенным в каком-либо одном сечении канала, т.е. не включает в себя сопротивления трения. Сопротивление поперечно омываемых трубных пучков обычно не включается в местные сопротивления. Поэтому для котельных агрегатов указанная классификация дополняется особым видом сопротивлений - сопротивлением поперечно омываемых трубных пучков.

В случае изотермического потока, т.е. при постоянной плотности и вязкости текущей среды, сопротивление трения рассчитывается по формуле

где л - коэффициент сопротивления трения зависит от относительной шероховатости стенок канала и числа Рейнольдса; l , d э - длина и эквивалентный диаметр канала, м; W - скорость потока, м/с; с - плотность среды, кг/м 3 .

При наличии теплообмена плотность и вязкость перемещаемой среды изменяются как по длине, так и по сечению тракта. Поэтому в общем случае формулы для расчета сопротивлений подлежат дополнительному уточнению.

Для определения сопротивления трения шероховатых труб в условиях теплообмена используется формула

где Т, Т ст - средние по рассчитываемому участку тракта абсолютные температуры текущей среды и стенки, К.

Кинематическая вязкость среды н, м 2 /с, входящая в число Рейнольдса, и плотность газов с, кг/м 3 , входящая в динамическое давление, определяются по средней температуре потока.

Эта формула выведена для области квадратичного закона сопротивления. Следует ожидать, что для переходной области поправка на неизотермичность меньше. При аэродинамическом расчете котельных агрегатов уточнение величины сопротивления требуется практически только для воздухоподогревателей, коэффициент сопротивления которых лежит большей частью в переходной области. Учитывая недостаточную точность определения температуры стенки в тепловом расчете, а также то, что для воздухоподогревателей поправка на неизотермичность не превышает приблизительно 10 % (а в переходной области, вероятно, и меньше), можно отказаться от учета поправки на неизотермичность при расчете сопротивления участков обычных котельных агрегатов. Поэтому последующие рекомендации по расчету сопротивления трения даются, исходя из положения, что поправка на неизотермичность не учитывается.

Местные сопротивления в том числе и при наличии теплообмена рассчитываются по формуле

где о - коэффициент местного сопротивления зависит в основном от геометрической формы рассматриваемого участка (а иногда и от числа Рейнольдса). Формулой такого же типа выражается и сопротивление поперечно омываемых пучков труб.

Все отдельные сопротивления последовательно расположенных участков тракта при расчете суммируются. В общем случае такое суммирование приводит к погрешности, так как предвключенные сопротивления (а изредка и последующие) создают неравномерность потока по сечению, вызывающую изменение сопротивления последующего участка. Некоторые указания, в основном по правилам компоновки участков для предупреждения значительного влияния предвключенных сопротивлений, приводятся в тексте. Общей методики учета этого влияния нет.

Сопротивление тракта во всех случаях, включая расчет высоконапорных парогенераторов, рассчитывается по среднему давлению газов (воздуха) в тракте, принимаемому равным полусумме абсолютных давлений в начале и конце его. Для котлов, работающих с давлением, близким к атмосферному, среднее давление принимается равным барометрическому.

Расчет перепада давлений ведут для удобства со следующими упрощениями.

Расчет сопротивлений в котлах с давлением, близким к атмосферному, ведется по плотности сухого воздуха при давлении 760 мм рт.ст. (с о = 1,293 кг/м 3); соответственно построены графики для определения падения давления. Поправки на разницу плотностей газов и воздуха при 760 мм рт.ст., на запыленность, барометрическое и абсолютное давления вносятся в конце расчета.

Расчет котлов с высоким наддувом при начальном давлении выше 0,1 МПа, в том числе и высоконапорных парогенераторов, ведут по начальному давлению. Поправка на разницу среднего и начального давлений вносится в конце расчета.

Полное давление вентилятора (или дымососа) при работе его на разомкнутую сеть определяется перепадом полных давлений по всему тракту (всасывающему и нагнетательному), включая потери на входе в тракт и на выходе из него.

Расчет перепада полных давлений для всего тракта производится по уравнению

котельный установка тяговый газовый

ДН п = УДh - Уh с, Па.

Сопротивление трения

Сопротивление трения возникает при движении потока в газо-воздухопроводах, продольно омываемых трубчатых и пластинчатых поверхностях нагрева. Для обычных аэродинамических расчетов можно не учитывать поправку на теплообмен и вести расчет по формуле

Эквивалентный гидравлический диаметр d э для круглого сечения (при течении внутри трубы) равен внутреннему диаметру трубы, а для некруглого сечения определяется по формуле

где F - живое сечение канала. м 2 ; U - полный периметр сечения, омываемый текущей средой, м.

Для каналов с прямоугольным сечением

где a, b - размеры сторон прямоугольного сечения, м.

Эквивалентный диаметр газохода прямоугольного сечения с расположенным внутри пучком труб, омываемых продольным потоком газов, определяется в отличие от теплового расчета по формуле

где Z - полное количество труб в газоходе; d - наружный диаметр труб, м.

Для отдельных областей определяющих параметров существуют формулы расчета коэффициента сопротивления трения.

При ламинарном движении (Re < 2·10 3) коэффициент сопротивления трения не зависит от шероховатости и определяется по формуле

При значениях К/d э = 0,00008ч0,0125 (где К - абсолютная шероховатость стенки, м) и Re? 4·10 3 , т.е. во всей практически необходимой области, включая переходные участки, с достаточной точностью описываются приближенной формулой

Для отдельных областей имеются более точные формулы.

Для технически «гладких» труб, т.е. таких, в которых при заданном значении Re сопротивление еще не зависит от шероховатости, при любых значениях Re рекомендуется формула

при Re = 4·10 3 ч100·10 3 может применяться более простая формула

В области квадратичного закона сопротивления коэффициент л не зависит от величины Re и определяется по формуле

Для большинства элементов котельных агрегатов, проектируемых на достаточно близкие условия, сопротивление трения определяется приближенно, согласно следующим рекомендациям.

При течении газов или воздуха по трубам трубчатых и щелям пластинчатых воздухоподогревателей с эквивалентным диаметром d э = 20ч60 мм для скоростей движения потока 5-30 м/с при t ? 300 °С и до 45 м/с при t > 300 °С коэффициент сопротивления трения с достаточной точностью определяется по приближенной формуле

Для удобства определения сопротивления трения на один погонный метр длины трубы (щели) воздухоподогревателя построен график (рис.19, с. 190). Суммарная величина сопротивления трения получается в результате умножения величины, получаемой по графику рис.19, на полную длину трубы (щели) h, м.

При течении газов (воздуха) в газо-воздухопроводах, при смешанном омывании газами пучков труб и в других случаях, когда доля сопротивления трения в общей потере давления в тракте невелика, величина коэффициента сопротивления трения л принимается постоянной независимо от величины Re.

Величина динамического давления, Па, определяется по графику (рис.16, с. 185).

Графики (рис.16-19) построены для сухого воздуха при давлении 760 мм рт.ст.

Сопротивление поперечно омываемых пучков труб

Сопротивление пучков труб при поперечном омывании их как при наличии, так и при отсутствии теплообмена выражается общей формулой

Значение коэффициента сопротивления о в этом случае зависит от количества рядов и расположения труб в пучке, а также от числа Re. Скорость потока W определяется для сжатого сечения газохода, расположенного в осевой плоскости труб.

Сопротивления входа в ряды пучка и выхода из них отдельно не рассчитываются, так как они учтены в коэффициенте сопротивления пучка о.

Коэффициент сопротивления коридорного пучка определяется из выражения

о = о о Z 2 ,

где Z 2 - количество рядов труб по глубине пучка; о о - коэффициент сопротивления на один ряд пучка, зависящий от отношений, а также от числа Re; s 1 , s 2 - шаги труб по ширине и по глубине пучка; d - наружный диаметр труб.

Величина о о определяется по следующим формулам:

при s 1 ? s 2

при s 1 > s 2

По формулам построен график (рис. 18, с. 188), по которому следует определять коэффициент сопротивления одного ряда труб коридорного пучка о о. При s 1 ? s 2 величина о гр, определяемая по основному полю графика, умножается на один поправочный коэффициент С s ; при s 1 > s 2 дополнительно вводится коэффициент С Re , определяемый по второму вспомогательному полю графика. Величина динамического давления определяется по графику.

При переменных значениях шагов, чередующихся в пределах пучка, коэффициент сопротивления рассчитывается по среднему арифметическому значению их.

Для котлов с наддувом при начальном давлении в котле, превышающем 0,1 МПа, пользоваться графиком (рис.18, с. 188) не следует, и коэффициент сопротивления пучка определяется по расчетным формулам.

Коэффициент сопротивления шахматного пучка определяется из выражения

о = о о (Z 2 + 1) ,

где Z 2 - число рядов труб по глубине пучка;

о о = С s Re -0,27 ,

где С s - коэффициент формы шахматного пучка, зависящий от отношений; s 1 , s 2 - шаги труб по ширине и по глубине пучка; - диагональный шаг труб.

При 0,14 ? ц < 1,7

для пучков с s 1 /d < 2,0

для пучков с s 1 /d ? 2,0 Сs = 3,2 .

При 1,7 ? ц? 5,2 («стесненные» пучки, у которых диагональное сечение почти равно поперечному или меньше его)

С s = 0,44 (ц + 1) 2 .

По формулам построен график (рис. 17, с. 186), по которому определяется сопротивление одного ряда шахматного пучка, т.е. величина

Для определения потери давления в пучке необходимо величины, найденные по графику, умножить на (Z 2 + 1).

При переменных значениях шагов, чередующихся в пределах пучка, сопротивление рассчитывается по среднему значению С s .

Местные сопротивления

Общие указания

Любое местное сопротивление условно считается сосредоточенным в определенном сечении тракта, хотя в действительности потеря механической энергии потока, вызванная изменением формы или направления канала, происходит на более или менее длинном участке тракта. Поэтому принимается, что местное сопротивление представляет собой разность между фактической потерей механической энергии на этом участке и потерей, которая имела бы место при измененных форме и направлении газохода (сопротивление трения).

Все местные сопротивления как при наличии, так и при отсутствии теплообмена рассчитываются по общей формуле

Величина динамического давления определяется по графику рис. 16, с. 185 в зависимости от расчетной скорости и температуры потока.

Величина коэффициента местного сопротивления о принимается в зависимости от типа местного сопротивления, согласно указаниям, приводимым ниже. Для всех местных сопротивлений о, как правило, принимается не зависящим от числа Re, так как значения последнего при больших сечениях газо- и воздухопроводов котельных агрегатов достаточно велики.

Сопротивления, вызванные изменением сечения

При любом местном сопротивлении, связанном с изменением сечения, численное значение коэффициента сопротивления зависит от того, к какому сечению, т.е. к какой расчетной скорости оно относится. При переходе, в случае необходимости, к скорости в другом сечении коэффициент сопротивления пересчитывается по формуле

где о 1 - коэффициент сопротивления, отнесенный к скорости в сечении.

По графику рис. 20, с. 191 определяются коэффициенты сопротивления при резких изменениях сечения в зависимости от соотношения сечений. Значения коэффициентов сопротивления всегда относятся к скорости в меньшем сечении.

Коэффициенты сопротивления диффузоров за вентилятором (дымососом) при наличии последующего напорного участка определяются по графику рис. 21, с. 191 в зависимости от степени расширения (отношения выходного и входного сечений) диффузора и относительной его длины. Эта длина равна отношению длины диффузора к размеру входного сечения, лежащему в плоскости большего угла раскрытия, а при одинаковых углах раскрытия - к большему размеру.

Коэффициент сопротивления диффузора за вентилятором практически не зависит от того, является ли диффузор плоским или пирамидальным, и определяется для обоих типов по одному графику.

Расчет коэффициентов местных сопротивлений, вызванных изменением сечения, для других случаев приведен в «Аэродинамическом расчете котельных установок (нормативный метод)».

Повороты (отводы и колена)

Отводом (плавным «нормальным» поворотом) называется поворот, у которого при равенстве входного и выходного сечений закругления обеих кромок - наружной и внутренней - представляют собой дуги концентрических окружностей

r вн > 0 и r н = r вн + b ,

где r вн, r н - радиусы закругления внутренней и наружной кромок; b - размер канала в плоскости поворота, для круглого канала b = d.

Поскольку закругления обеих кромок такого поворота описаны из общего центра, кривизна поворота характеризуется радиусом закругления осевой линии канала r , причем r/b > 0,5.

При отсутствии закругления наружной кромки, а также при равных радиусах закругления обеих кромок поворот называется коленом (резким поворотом). Повороты с обеими острыми кромками, и особенно с закруглением одной наружной кромки (r н > 0 при r вн = 0), не должны применяться.

Коэффициент сопротивления для всех поворотов без изменения сечения подсчитывается по общей формуле

о = К Д о о ВС,

где о о - исходный коэффициент сопротивления поворота, зависящий от формы и относительной его кривизны; К Д - коэффициент, учитывающий влияние шероховатости стенок. При обычной шероховатости стенок газо- и воздухопроводов и газоходов котла среднее значение К Д принимается равным 1,3 для отводов и 1,2 для колен. Величина произведения К Д о о для колен с закруглением кромок определяется по графику рис. 29, с. 196 при F 2 /F 1 = 1. Для колен без закругления кромок К Д о о =1,4. В - коэффициент, определяемый в зависимости от угла поворота, при угле 90 о В=1. С - коэффициент, определяемый для колен с закруглением кромок и отводов в зависимости от отношения размеров поперечного сечения a/b (где a - перпендикулярный к плоскости поворота размер) по соответствующей кривой графика рис. 30, с. 196. При круглом или квадратном поперечном сечениях С=1; для колен с острыми кромками можно принимать С=1 при всех значениях a/b.

Коэффициенты сопротивления поворотов с изменением сечения (как диффузоров, так и конфузоров), отнесенные к скорости в меньшем сечении поворота, рассчитываются по общей формуле. Величина К Д о о определяется по графику рис. 29 в зависимости от соотношений выходного F 2 и входного F 1 сечений. Для поворотов с закругленными кромками при одинаковых размерах закругления обеих кромок эта величина зависит также от относительной кривизны закруглений кромок r/b , где b - размер в плоскости поворота для меньшего сечения, параметр a/b для этих поворотов принимается по входному сечению.

При отсутствии стабилизирующего участка за поворотом-диффузором или малой его длине (меньше трех эквивалентных диаметров выходного сечения) величина коэффициента сопротивления увеличивается в 1,8 раза.

Коэффициент сопротивления отвода с направляющими листами (тонкими концентрическими лопатками) рассчитывается по общей формуле. При условии выравнивания потока перед отводом параметр a/b рассчитывается с учетом установки листов, т.е. величина b принимается равной ширине единичных каналов, образованных соседними листами. При невыравненном потоке влияние установки направляющих листов не учитывается при расчете сопротивления.

Для определения коэффициентов сопротивления поворотов с направляющими лопатками нет общих рекомендаций. Для поворотов на 90 о с оптимальным количеством направляющих лопаток можно приближенно принимать следующие значения коэффициентов сопротивления (с учетом шероховатости стенок):

Повороты в пучках труб

Выше были рассмотрены только повороты в газо-воздухопроводах, не загроможденных трубами. Поворот потока внутри пучка труб представляет собой более сложное местное сопротивление вследствие наличия взаимного влияния поворота и пучка на величину их сопротивления.

Для поворотов в пучках принят условный метод расчета. Сопротивление пучка труб рассчитывается независимо от наличия поворота, а коэффициент местного сопротивления последнего принимается:

при повороте на 180 о о = 2,0 ;

при повороте на 90 о о = 1,0 ;

при повороте на 45 о о = 0,5 .

При этом скорость потока в повороте рассчитывается с учетом загромождения сечения трубами.

Во всех случаях изменения сечения газохода в начале и конце поворота в пучке, независимо от того, имеет ли место сужение или расширение сечения, местное сопротивление такого поворота рассчитывается по средней из начальной и конечной скоростей. Повороты в пучке на 180 о рассчитываются по средней из трех скоростей: в начале, в середине и в конце поворота.

Более подробно расчет коэффициента местных сопротивлений для других случаев рассмотрен в «Аэродинамическом расчете котельных установок (нормативный метод)».

2. Расчет газового тракта

Общие указания

Расчет газового тракта ведется на номинальную нагрузку котельного агрегата при наличии выполненного теплового расчета на ту же нагрузку. Поэтому основные исходные данные - скорости и температуры газов по тракту, живые сечения и прочие конструктивные данные по конвективным газоходам агрегата, за исключением значений эквивалентного диаметра, принимаются из теплового расчета.

Сопротивления отдельных газоходов рассчитываются по средним для данного газохода условиям (скорости, температуры и т.п.), за исключением отдельных местных сопротивлений, сосредоточенных в начале или в конце данного газохода. Последние рассчитываются по условиям для того участка тракта, к которому эти местные сопротивления отнесены.

При расчете сопротивления поворота, лежащего между двумя раздельно рассчитываемыми пучками, допускается в качестве начальной и конечной скоростей принимать расчетные скорости из теплового расчета, отнесенные к средним температурам потока и избыткам воздуха в этих же пучках, не уточняя их для температуры и избытка между пучками.

где h д1 , h д2 - определяются по соответствующим для каждого пучка значениям скорости и температуры потока по графику рис. 16, с. 185.

Коэффициенты сопротивления поворотов между пучками принимаются в соответствии с рекомендациями на с. 70.

Ввиду того, что расчет не учитывает ряда специфических моментов, характерных для протекания потока в действительных условиях, теоретически рассчитанные сопротивления отдельных газоходов агрегата корректируются умножением на поправочный коэффициент k. Значения этого поправочного коэффициента для различных конструктивных типов газоходов при нормальной степени загрязнения, т.е. без недопустимо больших отложений, забивающих сечения, получены в результате обработки ряда промышленных испытаний котельных агрегатов и приводятся ниже в разделах, посвященных соответствующим элементам агрегата.

Змеевиковые пучки (перегреватели, гладкотрубные экономайзеры и переходные зоны) и ширмовые поверхности

К этому типу относятся все трубные пучки, состоящие из большого количества рядов поперечно омываемых газами труб малого диаметра (51 мм). Продольное омывание таких пучков встречается редко и то лишь частичное.

Сопротивление змеевиковых пучков, омываемых чисто поперечным потоком, рассчитывается обычным путем, не требующим особых пояснений.

Ширмовые (полурадиационные) поверхности представляют собой по газовой стороне ряд параллельно включенных каналов, стенки которых образованы из большого количества труб малого диаметра. Движение газов направлено чаще поперек, а иногда вдоль этих труб.

Из-за большой относительной ширины каналов коэффициент сопротивления ширм, даже при поперечном омывании труб, очень мал. С учетом этого можно во всех случаях рассчитывать сопротивление, принимая, что ширмы омываются продольным потоком. При этом следует ввести ряд упрощений.

Сопротивление и самотяга ширм, расположенных на выходе из топки, вообще не учитываются, так как при относительно малых скоростях газов, высоких температурах и больших шагах между лентами обе величины примерно компенсируют друг друга.

Сопротивление ширм, расположенных в газоходе, учитывается при скоростях газов более 10 м/с. При этом, как сказано, расчет ведется для продольного омывания по средней длине пути. Для упрощения вместо эквивалентного диаметра канала в формулу подставляется удвоеннный шаг между ширмами. Коэффициент сопротивления трения с учетом увеличенной шероховатости составляет л=0,04.

Суммарное сопротивление подвесного перегревателя при наличии поворота газов на 90 о внутри пучка складывается из:

сопротивления поперечно омываемой части, определенного по скорости, рассчитанной по сечению входа в пучок, и по полному количеству рядов труб;

сопротивления продольно омываемой части на длине, равной расстоянию между серединой входного газового окна и концом нижних петель;

сопротивления поворота в пучке на 90 о, рассчитанного по тем же сечениям поперечного и продольного омывания.

Поправочный коэффициент k для змеевиковых пучков и ширмовых поверхностей при нормальной степени их загрязнения принимается равным 1,2.

Трубчатые воздухоподогреватели

Как правило, дымовые газы в трубчатых воздухоподогревателях движутся внутри труб. Газовое сопротивление воздухоподогревателя складывается из сопротивления трения в трубах и сопротивления входа в трубы и выхода из них.

Скорость в трубах и температура потока для расчета обоих указанных сопротивлений принимаются средние по воздухо-подогревателю или рассчитываемой его ступени (из теплового расчета). Сопротивление трения определяется по рис. 19, с. 190, а сопротивление вследствие изменения сечений при входе и выходе подсчитывается по формуле

где о вх, о вых - определяются по рис.20, с. 191 в зависимости от отношения суммарной площади живого сечения труб к площади живого сечения газохода до и после воздухоподогревателя.

Отношение живых сечений (меньшего и большего) может также подсчитываться по формуле

где s 1 , s 2 - шаги труб в пучке по ширине и глубине его.

Динамическое давление определяется по рис.16, с. 185.

Поправочный коэффициент к суммарному газовому сопротивлению трубчатых воздухоподогревателей принимается k = 1,1.

Газопроводы

Газопроводы на участке воздухоподогреватель - золоуловитель рассчитываются по расходу и температуре уходящих газов (за воздухоподогревателем), взятыми из теплового расчета. Газопроводы на участках золоуловитель - дымосос и за дымососом рассчитываются по расходу и температуре газов у дымососа. При отсутствии золоуловителей газопроводы от воздухоподогревателя до дымососа рассчитываются по расходу газов у дымососа. Для удобства расчета обычно целесообразно определить секундные расходы газов и по ним рассчитать скорости.

Расход газов у дымососа подсчитывается по формуле

где В р - расчетный расход топлива с учетом механического недожога, кг/с; V ух - объем продуктов горения на 1 кг топлива при избытке воздуха за воздухоподогревателем, м 3 /кг; Дб - присос воздуха в газопроводах за воздухоподогревателем; - теоретическое количество воздуха на 1 кг топлива, м 3 /кг; - температура газов у дымососа, єС.

Присосы воздуха за воздухоподогревателем принимаются Дб = 0,001 на 1 м длины стальных газопроводов и Дб = 0,005 на 1 м длины кирпичных боровов; для золоуловителей циклонного типа или скрубберов Дб=0,05; для электрофильтров Дб=0,1.

Величины В р, V ух и принимаются непосредственно из теплового расчета.

Температура газов у дымососа при величине присоса за воздухоподогревателем Дб? 0,1 принимается равной температуре газов за воздухоподогревателем (из теплового расчета). При присосе за воздухоподогревателем Дб > 0,1 она определяется по приближенной формуле

где б ух и - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах (за воздухоподогревателем) и их температура, °С; t хв - температура холодного воздуха, °С.

При скоростях газов меньше 12 м/с сопротивление трения в газопроводах не учитывается. При скоростях газов 12-25 м/с сопротивление трения подсчитывается только для одного-двух наиболее длинных участков постоянного сечения, и полученная величина умножается на отношение суммарной длины газопровода к длине рассчитанных участков. При подсчете сопротивления трения для железных нефутерованных газопроводов принимается приближенное значение коэффициента л = 0,02, а для железных футерованных или кирпичных каналов при d э? 0,9 м л = 0,03 и при d э < 0,9 м л = 0,04.

Местные сопротивления газопроводов представляют собой повороты, разветвления, изменения сечения и шиберы (заслонки). Все местные сопротивления рассчитываются как обычно. Величина коэффициента местного сопротивления о определяется в зависимости от формы сопротивления по соответствующим графикам. При расчете участка с различными сечениями все коэффициенты местных сопротивлений участка для упрощения приводятся к одной скорости по формуле

и общее сопротивление участка рассчитывается по сумме приведенных коэффициентов.

Местные сопротивления, для которых заведомо величина о < 0,1, в расчетах при искусственной тяге не учитываются, если их не больше двух на участке; при трех и более сопротивлениях с о < 0,1 они учитываются упрощенно величиной о = 0,05 на каждое из таких сопротивлений, отнесенной к скорости на любом участке тракта.

Плавные повороты в условиях котельных газопроводов (с R/b или R/d ? 0,9) представляют собой обычно относительно малое сопротивление, и поэтому коэффициент местного сопротивления плавных поворотов при искусственной тяге и скоростях газов не выше 25 м/с принимается постоянным независимо от определяющих размеров поворота, о = 0,3. Это значение относится к повороту на угол 90 о, а для других пересчитывается пропорционально углу поворота.

Коэффициенты местного сопротивления резких поворотов определяются в зависимости от их форм согласно указаниям с. 69.

Коэффициенты местного сопротивления для резких изменений сечения в газопроводах определяются по графику рис.20, с. 191. При этом сопротивление резких изменений сечения до 15 % (F м /F б? 0,85) не учитывается. Не учитываются также сопротивления плавных увеличений сечения (диффузоров) до 30 % (F 2 /F 1 ? 1,3) и плавных уменьшений сечения (конфузоров) при любом соотношении сечений в случае угла раскрытия б < 45 о.

Все указанные выше упрощения расчета отдельных небольших сопротивлений в газопроводах применяются только при искусственной тяге.

Потери давления, связанные с наличием на дымососах двухстороннего всасывания прямых всасывающих карманов, поставляемых вместе с дымососами и являющихся их неотъемлемой частью, отдельно не учитываются, так как учтены в заводской характеристике машины.

Коэффициент сопротивления диффузора, установленного непосредственно за напорным патрубком дымососа (дутьевого вентилятора), определяется по графику рис.21, с. 191 в зависимости от степени его расширения и относительной длины. Последняя равна отношению длины диффузора к длине стороны начального сечения, лежащей в плоскости большего угла раскрытия, а при равных углах раскрытия - к длине бьльшей стороны.

Коэффициенты сопротивления типовых входов в дымовую трубу, отнесенные к скорости в подводящем газоходе, принимаются о вх = 0,9 или о вх = 1,4 в зависимости от схемы входа.

Сопротивление подводящих и отводящих газопроводов у золоуловителей рассчитывается совместно с остальными газопроводами. Сопротивление большинства золоуловителей определяется аналогично всем местным сопротивлениям. Динамическое давление, входящее в формулу, определяется по графику рис. 16, с. 185; для каждого типа золоуловителя указывается, по какой скорости рассчитывается сопротивление.

Коэффициенты сопротивления золоуловителей принимаются в зависимости от их конструкции. Для электрофильтров дается непосредственно величина сопротивления.

Для типового батарейного циклона с закручивающими лопатками и безударным входом коэффициент сопротивления о бц = 65.

Для устанавливавшихся ранее батарейных циклонов с элементами, имеющими лопаточный закручивающий аппарат типа «розетка», о л? 90, а при элементах, имеющих двухходовые закручивающие витки типа «винт», о в? 85.

Расчетная скорость определяется по суммарной площади сечений всех циклонных элементов

F о = n 0,785d 2 , м 2 ,

где n - количество параллельно включенных циклонных элементов в батарее; d - внутренний диаметр корпуса циклонного элемента, м.

Дымовая труба при искусственной тяге

Расчет трубы при искусственной тяге принципиально не отличается от расчета прочих элементов газового тракта и сводится к определению ее сопротивлений. Самотяга трубы подсчитывается отдельно совместно с самотягой по всему газовому тракту.

Температура газов в дымовой трубе принимается равной температуре газов у дымососа. Охлаждение газов в трубе не учитывается.

Если задана только высота трубы, а диаметр не задан, то внутренний диаметр трубы на выходе определяется по формуле

где V тр - расход газов через трубу, определяемый для случая работы всех приключенных к трубе котлов при номинальной нагрузке их, м 3 /с; W эк - скорость газов на выходе из трубы, м/с, принимаемая согласно рис.22, с. 192.

Окончательная скорость W уточняется по принятому диаметру трубы (рис. 28, с. 195).

Сопротивление дымовой трубы складывается из величины сопротивления трения и потери напора с выходной скоростью.

Сопротивление трения подсчитывается по приближенной формуле с учетом коничности трубы при принятом как для кирпичных и бетонных, так и для железных труб значении коэффициента сопротивления трения л= 0,03

где i - средний уклон внутренних стенок трубы, для расчета кирпичных и железобетонных труб принимается i = 0,02.

Потеря давления с выходной скоростью W рассчитывается с коэффициентом местного сопротивления выхода о вых = 1,1.

Динамическое давление определяется, как и во всех прочих случаях, по графику рис. 16, с. 185.

Поправки на приведенный удельный вес газов и на давление вносятся в дальнейшем на сумму сопротивлений всего тракта, включая дымовую трубу.

Самотяга

Величина самотяги любого участка газового тракта, включая и дымовую трубу при искусственной тяге, при давлении на входе в котел до 1,1 ата вычисляется по формуле

где Н - расстояние по вертикали между серединами конечного и начального сечений данного участка тракта, м; с о - плотность дымовых газов при 760 мм рт.ст. и 0 °С, кг/м 3 ; - средняя температура газового потока на данном участке, °С; 1,2 - плотность наружного воздуха при 760 мм рт.ст. и температуре 20 °С; при температуре, отличающейся от 20 °С более чем на 10 °С, подставляется соответствующее значение плотности воздуха, кг/м 3 .

При направлении потока вверх самотяга положительна (знак плюс), вниз - отрицательна. В первом случае она уменьшает перепад полных напоров тракта, а во втором - увеличивает.

Величина самотяги на 1 м высоты h" с, Па, при температуре наружного воздуха 20 °С непосредственно определяется по нижнему полю графика рис.23, с.192 в зависимости от объемной доли водяных паров в дымовых газах и температуры газов. Величина при принятом избытке воздуха принимается из теплового расчета.

Для определения суммарной самотяги величина h" с умножается на высоту H.

Поправки к сопротивлению

Как указывалось выше, все отдельные сопротивления газового тракта подсчитываются по плотности воздуха, поэтому при суммировании всех сопротивлений тракта необходимо внести поправку на разницу плотностей дымовых газов и воздуха. Одновременно должны вноситься поправки на запыленность дымовых газов и на давление.

Поправка на разницу плотностей дымовых газов и сухого воздуха при давлении 760 мм рт.ст. вносится к сумме сопротивлений всего тракта (без самотяги) в виде общего множителя. Величина Мс определяется по верхнему полю графика рис.23, с. 192.

При установке мокрых золоуловителей поправки на разницу плотностей вносятся отдельно для участков до и после золоуловителей.

Поправка на запыленность дымовых газов вносится только при значительной величине запыленности так же, как при тепловом расчете, а именно: при слоевом сжигании - только для сланцев, а при камерном сжигании - только в тех случаях, когда

Поправка на запыленность вносится к сумме сопротивлений тракта от топки до золоуловителя (без самотяги) в виде общего множителя (1 + м зл.ср), где м зл.ср - средняя концентрация золовых частиц до золоуловителя. За золоуловителем запыленность газов не учитывается.

Поправка на давление вносится к сумме сопротивлений всего тракта (без самотяги) в виде общего множителя 760/h бар, где h бар - среднее барометрическое давление (мм рт.ст.), которое в обычных случаях принимается в зависимости от высоты местности над уровнем моря. Если эта высота не превышает 200 м, понижение барометрического давления не учитывается, т.е. принимаетя h бар = 760 мм рт.ст.

С учетом всех поправок суммарное сопротивление тракта при искусственной тяге и давлении на входе в котел не больше 0,11 МПа подсчитывается по формуле

При установке мокрых золоуловителей поправки на разницу приведенных плотностей вносятся на каждое слагаемое отдельно.

При давлении на входе в котел больше 0,11 МПа вместо поправки 760/h бар вводится Р 1 /Р ср.

Поправка к самотяге

При искусственной тяге никакие поправки к самотяге не требуются, и самотяга, подсчитанная ранее для отдельных участков тракта, алгебраически суммируется по всем этим участкам, причем самотяга дымовой трубы, как указывалось выше, включается в самотягу газопроводов.

При естественной тяге вносится поправка лишь на барометрическое давление, причем вид ее противоположен аналогичной поправке к сопротивлениям. Эта поправка относится к алгебраической сумме самотяги по всему тракту в виде общего множителя 760/h бар, в результате чего суммарная самотяга тракта равна

В этом случае, как указывалось выше, самотяга дымовой трубы подсчитывается не совместно со всем газовым трактом, а в конце расчета.

Перепад полных давлений

Перепад полных давлений по газовому тракту подсчитывается при уравновешенной тяге по формуле

ДН п = h" т + ДН - Н с, Па,

где h" т - разрежение на выходе из топки (перед первым пучком, а при его отсутствии - перед перегревателем), необходимое для предотвращения выбивания газов, Па, обычно принимаемое h" т =20 Па; ДН - суммарное сопротивление газового тракта, включающее необходимые поправки (на запыленность, плотность дымовых газов и давление); Н с - суммарная самотяга газового тракта, Па.

При наличии на выходе из топки разреженного фестона с числом рядов труб Z 2 ? 5 при скорости газов W ? 10 м/с или ширмовой поверхности их сопротивлением и самотягой следует пренебречь, величину h" т относят к сечению перед последующей конвективной поверхностью. Поскольку выше указывалось, что сопротивление и самотяга продольно обтекаемого участка первого котельного пучка в вертикально-водотрубных котлах не учитываются, величину h" т в этих котлах относят к входу в поперечно обтекаемый участок.

Подсчитанный перепад полных давлений по газовому тракту необходим для выбора дымососа при искусственной тяге или для расчета высоты дымовой трубы при естественной тяге.

3. Расчет воздушного тракта

Расчет воздушного тракта, как и газового, ведется на номинальную нагрузку котлоагрегата. Все исходные данные: температура воздуха, живое сечение и средняя скорость воздуха в воздухоподогревателе и т.п. принимаются из теплового расчета.

Поправка на давление вносится в конце расчета к сумме сопротивлений всего тракта. Самотяга по тракту подсчитывается также отдельно.

Воздухопровод холодного воздуха

Температура холодного воздуха t хв, засасываемого дутьевым вентилятором из котельной, при расчете типовых конструкций принимается обычно равной 30 °С.

Количество холодного воздуха, засасываемого дутьевым вентилятором, определяется по формуле

где б т - коэффициент избытка воздуха в топке; Д б т и Д б пл - присосы воздуха в топке в системе пылеприготовления; Д б вп - относительная утечка воздуха в воздухоподогревателе, принимаемая равной присосу в нем по газовой стороне.

При регуляции части горячего воздуха в воздухоподогревателе, без специального вентилятора для рециркуляции, расход воздуха через вентилятор с учетом рециркуляции рассчитывается по формуле

где в рц - относительное количество рециркулирующего горячего воздуха, определяемое в тепловом расчете воздухоподогревателя; " вп - температура подогретого в результате рециркуляции воздуха, °С.

На этот расход воздуха рассчитывается воздухопровод от вентилятора до воздухоподогревателя и участок всасывающего воздухопровода после ввода рециркулирующего воздуха. Остальная часть всасывающего воздухопровода рассчитывается на расход холодного воздуха.

Расчет воздухопроводов, как и газопроводов, сводится в основном к определению местных сопротивлений. Сопротивление трения при скоростях холодного воздуха меньше 10 м/с может не учитываться. При скоростях холодного воздуха 10-20 м/с сопротивление трения учитывается приближенно: подсчитывается сопротивление трения одного-двух наиболее длинных участков постоянного сечения, и полученная величина умножается на отношение суммарной длины воздухопровода к длине рассчитанного участка.

Воздух, как правило, омывает трубы воздухоподогревателя снаружи. По характеру омывания труб воздухом различаются два типа трубчатых воздухоподогревателей: с поперечным омыванием труб и поворотами воздуха вне пучка (в основном применяемые в отечественных конструкциях) и со смешанным омыванием труб и поворотами воздуха внутри пучка.

Средние скорости воздуха и температура потока принимаются при расчете сопротивлений воздухоподогревателя из теплового расчета.

Сопротивление поворота в перепускном коробе, в том числе и во внутреннем коробе двухпоточного воздухоподогревателя, определяется по обычной формуле для местных сопротивлений с коэффициентами местного сопротивления:при повороте на 180 о о = 3,5; при повороте на 90 о о = 0,9.

Сопротивление поворота на 180 о в составном коробе при расстоянии между входным и выходным сечениями поворота а ? 0,5h, где h - высота хода, принимается равным сумме сопротивлений двух поворотов на 90 о.

Расчетное сечение поворота на 180 о для определения скорости подсчитывается как среднее из трех сечений: на входе, в середине поворота (поперечное сечение короба) и на выходе; поворот на 90 о рассчитывается по средней из двух скоростей. Сечения входа и выхода принимаются по полной величине их без учета загромождения трубами, т.е. прямо по размерам короба. Сопротивление одного поворота умножается на количество их.

Поправочный коэффициент к суммарному сопротивлению по воздушной стороне трубчатого воздухоподогревателя принимается k = 1,05.

Воздухопровод горячего воздуха

Температура горячего воздуха принимается непосредственно из теплового расчета.

Расход горячего воздуха определяется в соответствии с тепловым расчетом по формуле

На этот расход рассчитывается воздухопровод от воздухоподогревателя до топочного устройства или до места отвода части горячего воздуха в систему пылеприготовления. Количество воздуха, отводимого в пылеприготовительную систему, определяется по данным расчета последней. Остальная часть тракта рассчитывается в этом случае на остаточный расход горячего воздуха (расход вторичного воздуха).

Сопротивление участка от смесителей пыли до выхода в топку рассчитывается согласно указаниям «Норм расчета и проектирования пылеприготовительных установок».

При рециркуляции части горячего воздуха в воздухоподогревателе, с отбором воздуха из воздухопровода от воздухоподогревателя до места отбора рециркулирующего воздуха, воздухопровод рассчитывается на увеличенный расход воздуха, а именно

V гв + V рц, м 3 /с,

где, м 3 /с.

Расчет сопротивлений воздухопровода горячего воздуха ведется в соответствии со всеми упрощениями, указанными для расчета газопроводов при искусственной тяге.

Топочные устройства

Расчетная величина полного давления воздуха, необходимого для преодоления сопротивления топочного устройства, принимается равной:

а) при факельном сжигании в тех случаях, когда сопротивление тракта первичного воздуха преодолевается за счет мельничного вентилятора или самовентиляции мельницы - затрате давления на преодоление сопротивлений, возникающих при прохождении вторичного воздуха через горелку, сопла или шлицы, включая потерю динамического давления при выходе воздуха в топку. В тех случаях, когда сопротивление тракта первичного воздуха преодолевается за счет давления дутьевого вентилятора (схема с подачей пыли горячим воздухом, котлы с наддувом и т.п.), и общая потеря давления в этом тракте больше, чем в тракте вторичного воздуха, величина сопротивления топочного устройства определяется по указаниям «Норм расчета и проектирования пылеприготовительных установок». При установке в тракте первичного воздуха вентиляторов горячего дутья (ВГД) расчет потери давления в их тракте на участке до смесителей пыли ведется по приведенным выше указаниям, а на участке от смесителей до топки по указаниям «Норм расчета и проектирования пылеприготовительных установок»;

б) при слоевом сжигании - сопротивлению зонных коробов решетки и лежащего на решетке слоя топлива.

Сопротивление горелки (сопел или шлиц) по вторичному воздуху, включая потерю с выходной скоростью, выражается формулой

где о - коэффициент сопротивления горелки, принимаемый в зависимости от типа горелки; для прямоточных горелок и сопел острого дутья (а также для шлиц вторичного воздуха шахтно-мельничных топок) о? 1,5; W 2 - скорость вторичного воздуха при выходе из горелки или шлиц

где V 2 - объем вторичного воздуха, подаваемого через одну горелку, м 3 /с; F 2 - выходное сечение горелки (сопел или шлиц) по вторичному воздуху, м 2 .

Динамическое давление, определяется по графику.

Для определения сопротивления слоя топлива на решетке при слоевом сжигании следует пользоваться экспериментально установленными значениями давления воздуха под решеткой, отнесенными к номинальной нагрузке котла.

Указанные значения представляют собой только сопротивление слоя топлива вместе с колосниковым полотном; поэтому сопротивление всех воздухораспределительных органов (подводов к зонам и т.д.) определяется при расчете воздухопроводов.

Самотяга

Самотяга любого участка воздушного тракта подсчитывается по формуле

При расчетной температуре наружного воздуха, не равной 20 °С, вместо величины 1,2 подставляется соответствующее значение плотности воздуха при 760 мм рт.ст.

Величина самотяги на 1 м высоты определяется по графику рис.23, с. 192.

Самотяга воздушного тракта подсчитывается только для двух участков. Первый участок - воздухоподогреватель, для которого расчетная высота принимается равной разности отметок ввода воздухопровода холодного воздуха и вывода воздухопровода горячего воздуха. Второй участок - весь воздухопровод горячего воздуха. Его расчетная высота принимается равной разности отметок входа горячего воздуха из воздухоподогревателя и входа в топку (по оси горелок или поверхности полотна решетки).

Перепад полных давлений по тракту

Поправка к сопротивлениям

При суммировании всех отдельных сопротивлений воздушного тракта вносится лишь одна поправка на давление. Эта поправка, как и для газового тракта, вносится к сумме сопротивлений всего тракта (без самотяги) в виде общего множителя 760/h бар. Барометрическое давление при отсутствии специального задания принимается в зависимости от высоты местности над уровнем моря. Если эта высота не превышает 200 м, поправка не вносится. т.е. принимается h бар = 760 мм рт.ст.

Таким образом, суммарное сопротивление воздушного тракта выражается формулой

Перепад полных давлений

Для воздушного тракта самотяга учитывается без всяких поправок. Перепад полных давлений в воздушном тракте (при уравновешенной тяге) определяется по формуле

ДН п = ДН - h с - h" т, Па,

где h" т - разрежение в топке на уровне ввода воздуха, Па.

Величина h" т обычно больше разрежения на выходе из топки h" т, принимаемого в расчете газового тракта на величину самотяги в топке, и определяется по приближенной формуле

h" т = h" т + 9,5 Н 1 , Па,

где Н 1 - расстояние по вертикали между центрами сечений выхода газов из топки и ввода воздуха в топку, м.

4. Выбор дымососов и вентиляторов

Основные положения

После определения расчетных величин расхода газов или воздуха и сопротивления тракта (по перепаду полных давлений) при номинальной нагрузке котла выбор вентилятора или дымососа сводится к подбору машины, обеспечивающей с соответствующими запасами требуемые производительность и давление и потребляющей при принятом способе регулирования наименьшее количество энергии при эксплуатации.

Основными параметрами вентиляторов и дымососов являются их производительность и полное давление.

Как указано выше, расчет тракта ведется на номинальную нагрузку котла. Для определения расчетного режима, учитывающего различные эксплуатационные отклонения от расчетных условий, а также регламентированные отклонения гарантийных данных заводов-изготовителей вентиляторов и дымососов принимаются коэффициенты запаса.

Коэффициенты запаса для дымососов и вентиляторов принимается по производительности в 1 =1,05, по давлению в 2 =1,1.

Расход газов определяется

где В р - расчетный расход топлива, кг/с; V г - объем газов за воздухоподогревателем, м 3 /кг; Дб г - присосы воздуха в газопровод за воздухоподогревателем; - теоретический объем воздуха, м 3 /кг; д - температура газов перед дымососом, °С.

Расход воздуха определяется

...

Подобные документы

Общие принципы измерения расхода методом переменного перепада давления, расчет и выбор сужающего устройства и дифференциального манометра; требования, предъявляемые к ним. Зависимость изменения диапазона объемного расхода среды от перепада давления.

курсовая работа , добавлен 04.02.2011


Ректификационная установка: характеристика и принцип работы. Описание принципа действия расходомера постоянного перепада давления. Расчет параметров ротаметра. Расчет сопротивлений резисторов измерительной схемы автоматического потенциометра типа КСП4.

курсовая работа , добавлен 04.10.2013


Измерение расхода жидких и газообразных энергоносителей. Критерии классификации расходомеров и счетчиков. Погрешность измерения расхода у меточных расходомеров. Принцип работы приборов с электромагнитными метками. Метод переменного перепада давления.

курсовая работа , добавлен 13.03.2013


Комплекс устройств для получения водяного пара под давлением (или горячей воды). Составляющие котельной установки, классификация в зависимости от показателей производительности. Котлоагрегаты с естественной и принудительной циркуляцией (прямоточной).

реферат , добавлен 07.07.2009


Расчет и характеристика системы "насос – клапан" и трубопровода. Нахождение на графике рабочей точки системы, расчет скорости поршня для фактического расхода. Анализ перепада давления на клапане. Определение потерь на местном сопротивлении трубопровода.

контрольная работа , добавлен 23.12.2011


Нахождение давлений в "характерных" точках и построение эпюры давления жидкости на стенку в выбранном масштабе. Определение силы давления жидкости на плоскую стенку и глубины ее приложения. Расчет необходимого количества болтов для крепления крышки лаза.

курсовая работа , добавлен 17.04.2016


Составление расчетных схем. Определение сил, действующих на гидроцилиндры. Расчет основных параметров гидравлических двигателей. Расчет требуемых расходов рабочей жидкости, полезных перепадов давлений в гидродвигателях. Тепловой расчет гидропривода.

курсовая работа , добавлен 26.10.2011


Описание и принцип работы гидравлической схемы. Определение давлений в полостях нагнетания, слива и силового цилиндра гидропривода. Расчет диаметра трубопровода и скорости движения жидкости. Определение КПД привода при постоянной и цикличной нагрузке.

курсовая работа , добавлен 27.01.2011


Схема ректификационной стабилизационной колонны. Материальный и тепловой баланс в расчете на 500000 т сырья. Определение давлений, температур и числа тарелок в ней. Расчет флегмового и парового чисел. Определение основных размеров колонны стабилизации.

курсовая работа , добавлен 08.06.2013


Характеристика гидроприводов главного движения для перемещения рабочего органа станка. Анализ основных параметров гидравлических двигателей. Построение диаграмм расходов и перепадов давлений, расчеты насоса, мощности и приводного электродвигателя.

Аэродинамический расчёт газовоздушного тракта

Общие сведения

Проектирование газовоздушного тракта котельных выполняется в соответствии с нормативным методом, аэродинамического расчёта котельных установок ЦКТИ им. Ползунова.

Аэродинамический расчет газового и воздушного трактов по нормативному методу сложен и требует большого объема вычислений. В практике проектирования котельных установок, сопротивление отдельных элементов газового или воздушного тракта серийных котлов не рассчитывается, а принимается по техническим характеристикам котельного агрегата. При изменении паропроизводительности котлоагрегата или вида сжигаемого топлива производится пересчет сопротивлений газового и воздушного тракта в соответствии с упрощенной методикой, рекомендованной нормативным методом.

Виды компоновок газовоздушного тракта.

1) подача воздуха вентилятором, удаление продуктов сгорания за счёт давления в газовом тракте. В таких схемах применяются котлы в газоплотном исполнении.

Рис. 1 Схема «под наддувом».

2) с естественной тягой, создаваемой дымовой трубой.

Рис. 2. Схема «с естественной тягой».

3) Схема «с уравновешенной тягой». Подача воздуха вентилятором, удаление продуктов сгорания дымососом.

Рис. 3. Схема «с уравновешенной тягой».

4) Схема «под разряжением». Подача воздуха и удаление продуктов сгорания осуществляется дымососом.

Рис. 4. Схема «под разряжением».

Газовоздушный тракт котла включает в себя:

1) воздушный тракт:

а) воздухозабор

б) воздуховоды

в) воздухоподогреватели

г) вентилятор с регулирующим устройством

2) газовый тракт:

а) котёл с горелкой и хвостовыми поверхностями нагрева

б) газоходы или короба

в) дымосос

г) заслонка

д) золоулавливатель или циклон

е) дымовая труба

В зависимости от конструкции газовоздушного тракта некоторые элементы могут отсутствовать в его конструкции.

Расчёт газовоздушного тракта котельных установок

Перепад полных давлений на участке тракта определяется по формуле, Па

где H – расстояние по вертикали между серединами начального и конечного сечений данного участка тракта (для дымовой трубы – ее высота), м; p – абсолютное среднее давление продуктов сгорания на участке, (при избыточном давлении, меньшем 5000 Па, принимается равным 1), МПа; ρ 0 – плотность продуктов сгорания при давлении 101080 Па (760 мм рт. ст.) и температуре 273 К, кг/м 3 ; – средняя температура продуктов сгорания на данном участке, °С; 1,21 – плотность наружного воздуха при давлении 101080 Па и температуре 293 К (если температура окружающего воздуха отличается от 20 °С более, чем на 10 °С, вместо значения 1,21 подставляется соответствующее значение плотности воздуха).

При направлении потока вверх самотяга положительна (знак +), вниз – отрицательна.

Общее сопротивление, возникающее при движении потока газов или воздуха, состоит из сопротивлений трения и местных сопротивлений.

Сопротивление трения для изотермического потока, т.е. при постоянной его плотности, определяется по формуле, Па

,

(3)

где λ – коэффициент сопротивления трения, который зависит от относительной шероховатости стенок канала и числа Re; l , d э – длина и эквивалентный диаметр канала, м; w – скорость потока, м/с; ρ – плотность потока газа, кг/м 3 .

Для стальных газоходов или воздуховодов можно принимать равнымзначение =0,02, а для кирпичных – 0,03-0,04.

Все местные сопротивления, в том числе и при наличии теплообмена, определяются по формуле, Па

где – требуемое разрежение на выходе из топки, Па (обычно принимается около 20 Па); ΔH КА – аэродинамическое сопротивление котельного агрегата (из технических характеристик или паспорта котла);ΔH – суммарное сопротивление газового тракта, в том числе дымовой трубы, Па; H с – суммарная самотяга газового тракта, включая дымовую трубу, с соответствующим знаком, Па.

Суммарное сопротивление газового тракта при искусственной тяге, Па

,

(6)

где ∑∆Н 1 – сумма сопротивлений газового тракта до золоуловителя, Па; μ – массовая концентрация золы в продуктах сгорания, кг/кг (вносится, если учитывалась при тепловом расчете котла); ∑∆Н 2 – суммарное сопротивление тракта после золоуловителя и самого золоуловителя, Па; M p = ρ 0 /1,293 – поправка на разницу плотностей продуктов сгорания и сухого воздуха; p б – барометрическое давление, Па.