Аэродинамический расчёт газового тракта

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

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

,

где β₁ — коэффициент запаса по производительности: β₁ = 1,05;

V_дг — объём дымовых газов, удаляемых дымососом из котлоагрегата, м³/ч,

(м³).

Тогда производительность дымососа Q_д равна:

(м³/ч).

Давление,создаваемое дымососом, определяется по формуле:

,

где β₂ — коэффициент запаса по расходу, β₂ = 1,1;

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

,

где t_хар = 100 °С — температура дымовых газов, для которойсоставлена характеристика дымососа. Тогда

ΔР_ка = ΔР_к + ΔР_п/п + ΔР_{в эк} + ΔР_в/п + ΔР_г/х + ΔР_{д тр} ± ΔP_с/т,

где ΔР_ка — потери давления по газовому тракту котлоагрегата, Па.

ΔР_к — аэродинамическое сопротивление самого котла, Па;

ΔР_п/п — аэродинамическое сопротивление пароперегревателя, Па;

ΔР_{в эк} — аэродинамическое сопротивление водяного экономайзера, Па;

ΔР_в/п — аэродинамическое сопротивление воздухоподогревателя, Па;

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

ΔР_{д тр} — аэродинамическое сопротивление дымовой трубы, Па;

ΔP_с/т — самотяга, развиваемая дымовой трубой, Па.

Аксонометрическая схема газового тракта

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 11×24×18 м.

,

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

ΔР_4пов — потери давления при четырех резких поворотах на угол 90° в камере, Па;

ΔP_кп — потери давления в кипятильных пучках, Па;

ΔР_рс — 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 ρ, кг/м³, вычисляется по формуле:

, (кг/м³).

Динамический напор:

(Па).

Потери давления при четырех резких поворотах на угол 90° (ξ = 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 = 100 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 σ₁ > σ₂ и 1 ≤ ψ ≤ 8 коэффициент местного сопротивления коридорного пучка труб ξ определяется по формуле:

.

При σ₁ = 3,6 коэффициент С_σ = 0,495.

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

(м²).

Скорость дымовых газов в пучке равна:

(м/с).

При W = 2,642 коэффициент ξ_гр = 0,69.

При ξ_гр = 0,69 и ψ = 6,5 коэффициент C_Re = 0,22.

.

Потери давления в пучке труб составляют:

(Па).

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

Тогда

(Па).

В итогеполучаем:

(Па).