Аэродинамический расчет котельной установки. Выбор тягодутьевого оборудования

5.1.Расчет высоты дымовой трубы.

Примем Н= 45 м

- скорость дымовых газов в оголовке трубы, рассчитывается по формуле:

Тогда внутренний диаметр трубы:

;

где:

- действительный объем продуктов сгорания топлива от одного работающего котла, м³/м³, вычисляется по формуле:

 

= 10,9 + 0,01616∙(1,3 - 1) ∙9,7 = 10,94 м³/ м³

 

- температура уходящих газов в оголовке трубы, ⁰С (по формуле

=t_ух- t=155-5=150⁰С ); t=5 ⁰С – табличный перепад температур, зависящий от типа дымовой трубы, принимается для кирпича.

 

Примем W₀ =8 м/с , тогда

м

 

5.2.Сопротивление дымовой трубы. Самотяга.

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

где:

1) - сопротивление трения в трубе, вычисляется по формуле:

= =7,2 Па, где:

а) =0,890 кг/м³,

б) ⁰С- средняя температура газового потока на данном участке, принимается постоянной по всей длине газоходов, берется средней между значениями температуры на выходе из экономайзера и на входе в дымовую трубу.

2) Па, где =1- коэффициент местного сопротивления выхода.

3) =7,2+28,48=35,68 Па

2.Величина самотяги для дымовой трубы вычисляется по формуле:

5.3. Сопротивления участков тракта дымовых газов.

Сопротивление газового тракта от топки котла до дымососа и от дымососа до выхода газов из дымовой трубы будет складываться из суммы сопротивлений участков (см. план компоновки котельной):

h_г = h_к + h_вэк + h_Б + h_з + h _Д.ТР – H_С, Па

где:

h_к – сопротивление котла принимается равным 916 Па;

h_вэк – сопротивление водяного экономайзера

h_вэк=n_в∙w²∙ρ=20∙68∙0,890= 1139,2 Па

h_Б – суммарное сопротивление боровов-газоходов котла (считается), Па;

h_з– сопротивление заслонки на дымососе (принимается равным 20 Па);

h _Д.ТР – сопротивление дымовой трубы (принимается равным 35,68 Па );

H_С– самотяга дымовой трубы, Па;

Аэродинамическое сопротивление какого-либо участка тракта складывается из сопротивления трения и местных сопротивлений:

Па

где сопротивление трения на отдельном участке, Па;

местные сопротивления на участке данного газохода, Па.

Для изотермического потока (при постоянной плотности и вязкости протекающей среды) сопротивление трения определяется по формуле:

, Па

где – коэффициент сопротивления трения, принимается равным 0,02

l – суммарная длина газохода – канала, м, вычисляется по чертежу, l=a+b+c+d+0,5+hвэк=25,8 м;

w – скорость протекающей среды ,принимается = 8 м/с;

– эквивалентный (гидравлический) диаметр, м;

– плотность протекающей среды, кг/м³.

Суммарную длину газохода-канала (борова) l измеряют от котла до дымовой трубы по чертежу.

Для расчета скорости газового потока необходимо знать: сечение борова

F_ав = а∙в, м²; Эквивалентный диаметр борова подсчитывается по формуле ,

где F – площадь живого сечения канала, м²;

U – полный периметр сечения, омываемый протекающей средой (для цилиндрического канала d_э = d) , м.

Площадь живого сечения канала:

Тогда, a=b=

Эквивалентный диаметр 0,21 м

=0,02* =69,76Па

Местные сопротивления рассчитываются по формуле:

, Па

где – коэффициент местного сопротивления, зависящий от геометрической формы участка принимается по справочнику.

– коэффициент местного сопротивления, зависящий от геометрической формы участка.

= =5*1,2+0,3+2,65+2,5=11,45

n- число поворотов на 90º;

ζ₉₀- коэффициент местного сопротивления колена 90º;

ζ_ш- коэффициент местного сопротивления шибера;

ζ_т- коэффициент местного сопротивления тройника;

ζ_д-коэффициент местного сопротивления диффузора;

=11,45*

=69,77+326,09=395,86Па

Тогда, сопротивление газового тракта:

h_г = h_к + h_вэк + h_Б + h_з + h _Д.ТР – H_С=916+1139,2+395,86+20+35,68-138,47=2368,27Па

5.4. Сопротивления участков воздушного тракта.

Суммарное сопротивление воздушного тракта h_в считается по формуле

Па

где h_сл – сопротивление горелочного устройства, Па; для газообразного топлива принимаем h_сл = 800 Па;

h_ш – сопротивление регулирующего шибера,принимается равным 50 Па.

h_ВВ– сопротивление отдельных элементов воздушного тракта, Па;

Сопротивление отдельных элементов воздушного тракта рассчитывается по формулам, приведенным выше как для элементов газового тракта. Основные формулы:

; ;где

– плотностьвоздуха при температуре t_хв, кг/м³, вычисляется по формуле:

= кг/м³;

Скорость воздуха принимается равной 8м/с, коэффициент сопротивления =0,02. Расчетная схема воздушного тракта:

Суммарную длину воздуховода измеряют от сетки, через которую производится забор воздуха, до горелки.

При расчете воздушного тракта расход воздуха определяется по формуле, м³/с

где – расчетный расход топлива, м³/с;

– теоретическое количество воздуха, м³/м³;

– коэффициент расхода воздуха в топке котла;

=20 – температура холодного воздуха, принимается по заданию, °С.

м³/с

Сечение воздуховодов подбирается по скорости движения воздуха, для всего воздушного тракта( от сетки до горелки) принимаем , что скорость воздуха одна и та же w=7 м/c;Тогда, площадь живого сечения:

Тогда, a=b=

Эквивалентный диаметр м,

=0,02* ,

Местные сопротивления рассчитываются по формуле:

, Па

где – коэффициент местного сопротивления, зависящий от геометрической формы участка принимается по справочнику.

= =5*1,2+0,3+2,65+2,5=11,45

n- число поворотов на 90º;

ζ₉₀- коэффициент местного сопротивления колена 90º;

ζ_ш- коэффициент местного сопротивления шибера;

ζ_т- коэффициент местного сопротивления тройника;

ζ_д-коэффициент местного сопротивления диффузора;

=11,45* ,

 

5.5.Выбор дымососа и вентилятора.

Дымосос и вентилятор должны преодолеть суммарные сопротивления газового и воздушного трактов при соответствующих расходах дымовых газов и воздуха для одного котла.

Расчетная производительность для дымососа( вентилятора), м³/ч

 

где :

V – расход продуктов сгорания для дымососа или расход воздуха для вентилятора, м³/с

При подборе дымососа расход продуктов сгорания рассчитывается по формуле:

Где : – присосы воздуха в газоходах за водяным экономайзером; принимается равным 0,15м³/м³;

=141,034 °С - температура продуктов сгорания у дымососа, на выходе из экономайзера.

=9,78– теоретическое количество воздуха,м³/м³;С.

– коэффициент запаса по производительности, принимается для дымососа и вентилятора равным 1,05;

– барометрическое давление в месте установки машины, 760 мм рт. ст.

Расчетное полное давление (напор) H_р, которое должен создавать дымосос (вентилятор), определяется по формуле:

где ₂ –коэффициент запаса по напору принимается для дымососа и вентилятора равным 1,1;

–суммарное сопротивление газового (воздушного) тракта, Па.

В связи с тем, что напорные характеристики машин, приводимые в каталогах, составлены для работы на воздухе при абсолютном давлении 760 мм рт. ст., необходимо полное расчетное давление привести к условиям, указанным в каталоге, по формуле:

где H_р^пр –приведенный напор, Па;

– плотность перемещаемых газов при 0 °С и 760 мм рт. ст., кг/м³; для воздуха принимается равной 1,293 кг/м^3, для продуктов сгорания принимается равной 1,35; кг/м^3,

t – температура продуктов сгорания воздуха перед машиной, °С,

t= ;

t_хар – температура, для которой в каталоге приводится напор машины (для дымососов 200°С, для вентиляторов 30°С), °С.

Мощность, потребляемая дымососом (вентилятором), определяется по формуле:

- КПД машины, принимается равным 83%,

Расчетная мощность электродвигателя( кВт) определяется по потребляемой

мощности с коэффициентом запаса

Электродвигатель выбирается по мощности из перечня двигателей, рекомендованных заводом- изготовителем.

1) вентилятор

= 1,05*4,4*760/760*3600 = 16632 м³/ч

,

На основе расчета выбирается вентилятор дутьевого типа ВДН:

Марка вентилятора	Производительность, М3/ч	Напор при t=30 0С, кПа	КПД,%	Масса без двигателя, кг	Тип двигателя, мощность
ВДН-10	19,60*103	3,45			4А-180М4 (30 кВт) 4А-160S6 (11 кВт)

 

2)дымосос

= 1,1*6,18*760/760*3600 = 24472,8 м³/ч

 

На основе расчета выбирается дымосос центробежный типа ДН:

Марка дымососа	Произв., м3/ч	Напор при t 0C кПа	КПД,%	Масса без двигателя, кг	Тип двигателя, мощность
ДН-11,2	27,65*103	При 200 0C 2,76			4А-200L4(450 кВт) 4А-200M6(22 кВт)