Расчёт потерь давления в воздухопроводе
Задание
| № п/п | Наименование графы | Обозна- чение | Значе- ние | Единица СИ |
| Расход топлива | Вр | м3/ч | ||
| Теоретический расход топлива | V0 | 4.5 | м3/м3 | |
| Объем дымовых газов на выходе из топки | V1 | 5.8 | м3/м3 | |
| Объем дымовых газов перед воз- духонагревателем | V2 | 6.8 | м3/м3 | |
| Объем дымовых газов после воз- духонагревателя | VУХ | 7.8 | м3/м3 | |
| Температура дымовых газов перед пароперегревателем | tДГ1 | ˚С | ||
| Температура дымовых газов перед экономайзером | tДГ2 | ˚С | ||
| Температура дымовых газов перед воздухоподогревателем | tДГ3 | ˚С | ||
| Температура уходящих газов | tУХ | ˚С | ||
| Присос воздуха в топке | ∆αТ | 0.05 | - | |
| Утечка воздуха из воздухоподог- ревателя | ∆βВП | 0.1 | - | |
| Коэффициент избытка воздуха в топке | αТ | 1.05 | - | |
| Средняя скорость воздуха | WB | м/c | ||
| Средняя скорость дымовых газов | WГ | м/c | ||
| Температура холодного воздуха | tХВ | ˚С | ||
| Температура подогретого воздуха | tПВ | ˚С | ||
| Коэффициент запаса по производи- тельости | β1 | 1.05 |
Содержание
Введение
1. Аэродинамический расчет воздушного тракта
1.2 Расчет давления потерь в воздухопроводе
1.3 Расчет участка 1-2
1.4 Расчет участка 2-2
1.5 Расчет сопротивления воздухоподогревателя
1.6 Расчет участка 2-3
1.7 Расчет участка 3-4
1.8 Расчет участка 4-5
1.9 Сопротивление горелочного устройства
1.10 Выбор дутьевого вентилятора
Введение
В данной курсовой работе необходимо выполнить 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 дымовыми трубами. Современные котлоагрегаты имеют индивидуальные дымососы и дутьевые вентиляторы. Для того чтобы подобрать необходимые тягодутьевые устройства и выполняют аэродинамический расчет котлоагрегата, который состоит из двух частей. Вначале выполняется расчёт воздушного тракта котлоагрегата. Целью этого расчета является подбор дутьевого вентилятора. Вторая часть включает в себя расчёт газового тракта. Главной задачей этого расчета является подбор дымососа и дымовой трубы. Все необходимые данные представлены в задании для выполнения курсовой работы.
Аэродинамический расчёт
Воздушного тракта котлоагрегата.
Целью расчёта является подбор дутьевого вентилятора. Для подбора вентилятора, подающего воздух в топку котлоагрегата, необходимо знать его производительность Qв и напор , Hв. Все исходные данные: температуру воздуха, живое сечение, среднюю скорость и другие данные берутся из теплового расчёта.
Производительность вентилятора определяется по формуле:
Qв = β1 ∙ Vв , м³/ч ,
где β1 – коэффициент запаса по производительности;
Vв – количество воздуха, необходимое для подачи в топку котла, м³/ч.
Vв = Bp ∙ V˚ ∙ (aт - ∆aт + ∆βх.в.) ∙ (273+tх.в.) / 273 , м³/ч.
Vв = 13650 ∙ 4,5 ∙ (1,05 – 0,05 + 0,1) ∙ (273 + 30) / 273=74992,5м³/ч.
Тогда
Qв = 1‚05 ∙74992,5= 78742,125м³/ч.
Значения Bp, V˚, aт, ∆aт, ∆βх.в., tх.в ,β1 взяты из исходных данных.
Напор, развиваемый вентилятором, находиться как
Hв = β2 ∙ ∆Pв, Па. [1,с.4], где β2 – коэффициент запаса по напору β2=1,1
∆Pв – аэродинамическое сопротивление воздушного тракта котлоагрегата.
Расчёт величины ∆Pв ведётся в следующей последовательности:
- составление аксонометрической схемы воздушного тракта котлоавгрегата от воздухозаборного патрубка до самой последней горелки;
- весь тракт разбивают на участки (на участках должен быть постоянный расход и средняя скорость);
- для каждого участка определяются потери давления от трения и от местных сопротивлений;
- найденная сумма потерь давления ∑∆P от местных сопротивлений, прибавляется к сопротивлению горелочного устройства ∆Pгор:
∆Pв = S∆P + ∆Pгор.
Составили аксонометрическую схему воздушного тракта котлоагрегата и разбили весь тракт на пять участков указанных на схеме.
Расчёт потерь давления в воздухопроводе.
∆Pтр = l ∙ l/dэ ∙½ ∙ r∙W², Па – потери давления от трения;
∆Pм.с. = S ξ ∙ ½ ∙ r ∙ W², Па - потери давления
где l - коэффициент трения, зависящий от числа Рейнольдса и коэффициента шероховатости стенок канала kэ, l для стальных труб 0,02;
l – длина участка, м;
dэ – эквивалентный диаметр сечения воздушного канала, м;
dэ = 4∙F / П, м,
где F – площадь поперечного сечения канала, м²;
П – периметр канала, м;
r - плотность воздуха, кг/м³
r = r0 ∙ 273 / (273+tх.в.) = 1,293∙273 / (273+tх.в.), кг/м³,
где tх.в. – температура воздуха, °C
r0 – плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м³;
W – скорость воздуха, м/с;
W = Vв / 3600∙F, м/с,
где Vв – расход воздуха в данной трубе, м³/ч
F – площадь поперечного сечения трубы;
S ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений
1.3 Расчет участка 1–2:
На участке находятся: воздухозаборный патрубок, шибер, всасывающий карман, а так же диффузор (конфузор) для соединения трубы с карманом, который направляет воздух в вентилятор.
Площадь поперечного сечения:
F= Vв / 3600∙W =74992,5/ 3600∙15 = 1,389 м²;
Соответственно полученной площади выбираем по ГОСТу размеры и вид трубы:
Труба 1000*1400 мм F = 1∙1,4 = 1,4 м² ,
dэ = 4 ∙ 1,4 / 2∙(1.4+2) = 0.823м;
Рассчитываем скорость воздуха в трубе:
W = Vв / 3600∙F =74995,5м/ 3600∙1,4 = 14.879м/с;
Плотность воздуха при температуре 30°C: r = 1,293∙273 / (273+30) = 1,165 кг/м³;
Динамический напор: ½∙r∙W² = ½ ∙ 1,165 ∙14,879²=128,956 Па
Рассчитываем потери от трения:
∆Pтр = 0,02∙10/0.823 ∙128,956 =31.338 Па;
Коэффициенты местных сопротивлений в воздухозаборном патрубке и в шибере равны, соответственно 0,3 и 0,1.
Тогда потери давления в воздухозаборном патрубке и шибере:
∆Р = (0,3 + 0,1) ∙ 128,956 =51.58 Па.
Потери на участке:
∆Р = 31,338 + 51,58= 82,981 Па.
Чтобы определить коэффициент местного сопротивления диффузора, соединяющего воздухопровод 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, необходимо 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, определим приближённое значение напора. По этому значению напора и по значению расхода воздуха Qв выберем тип дутьевого вентилятора [2,215]. Затем, рассчитав потери давления в диффузоре (конфузоре), соединяющий всасывающий карман с трубой участка 1-2 и диффузора (конфузора) или резком сужении (расширении), соединяющего трубу участка 2-2' с выходом вентилятора вносим поправку в значение создаваемого вентилятором напора. Если же такого напора вентилятор создать не может, то необходимо будет выбрать другой вентилятор.
1.4 Расчет участка 2–2':
Этот участок воздухопровода соединяет выход вентилятора с воздухоподогревателем. На данном участке расход и плотность воздуха остаются такими же, как и на участке 1-2, т. е. VВ =74992,5 м3/ч. Если принять на участке размеры воздуховода как на участке 1-2, т.е. 1000 х 1400 мм, то останется неизменным скорость воздуха и динамический напор.
Рассчитываем потери от трения:
∆Pтр = 0,02 ∙ 15/0,823 ∙128,956 =47,007 Па;