Аэродинамический расчет газового тракта

Для расчета сопротивления сети разбиваем ее на участки, а участки нумеруем. В результате аэродинамического расчета определяются размеры поперечных сечений газоходов и суммарные потери давления в сети. При этом принимается, что скорость движения газового потока в газоходах не должна быть ниже 20 м/с, во избежание осаждения частиц пыли в газоходе.

Определяются общие потери давления на расчетном участке
газохода:

, (3.1)

где – потери давления на трение на расчетном участке, Па;

– потери давления в местных сопротивлениях на расчетном участке, Па.

Потери давления на трение на расчетном участке определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

, (3.2)

где λ – коэффициент сопротивления;

l – длина расчетного участка, м;

d – диаметр расчетного участка, м;

ρ – плотность газа при рабочих условиях, кг/м³;

υ – скорость газового потока при рабочих условиях, м/с.

Коэффициент сопротивления λ определяется по формуле Альтшуля:

, (3.3)

где Re – значение критерия Рейнольдса;

к_э – коэффициент абсолютной эквивалентной шероховатости внутренней поверхности газохода, м, (для стальных газоходов – 0,001 м; для асбоцементных – 0,0011 м; для кирпичных – 0,004 м);

d – диаметр газохода, м. Если сечение газохода отличается от круглого, то необходимо произвести расчет эквивалентного диаметра по следующей формуле:

D_э = 2АВ/А + В, (3.4)

где А и В – длина и ширина сечения газохода соответственно, м.

Значение критерия Рейнольдса определяется по следующей формуле:

, (3.5)

где υ – скорость газового потока в газоходе при рабочих условиях, м/с;

d – диаметр газохода, м;

ν – коэффициент кинематической вязкости газа при рабочих условиях, м²/с

Потери давления в местных сопротивлениях на расчетном участке определяются по следующей формуле:

, (3.6)

где – сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке

Р_д – динамическое давление газа, Па;

ρ и υ – те же, что и в уравнении.

Значения коэффициентов местных сопротивлений на расчетных участках сети заносим в таблице 11.

Таблица. Значения коэффициентов местных сопротивлений сети

Номер расчетного участка	Вид местных сопротивлений	Значение коэффициента ξ
	Вытяжная шахта с зонтом Три перехода Один тройник 6 отводов 90º	Σζ=3,3
	Один тройник Три отвода 90º Три перехода	Σζ=2,05
	два перехода 3 отвода 90º	Σζ=1,25

Найдем диаметр воздуховода, с условием что скорость движения газового потока в газоходах 20 м/с:

,

где F – площадь сечения газохода, м³/ч;

Q_р – расход газа при рабочих условиях, м³/c;

v_тр – требуемая скорость движения газа в газоходах, м/с;

F=5000/3600/20=0,07м³/ч

,

где d – диаметр газохода, м.

d= =0,48 м

Re=20 10⁵ =6,5 10⁵

10⁵ +0,001/0,5)^0,25=0,023

∆Р_тр1 = 0,023 65/0,5* 0,858 20²/2=513 Па

∆Р_тр2 = 0,023*(15/0,5)*(0,858*20²/2 =118Па

∆Р_тр3= 0,023*10/0,5*0,858*20²/2=79 Па

Найдем потери в местных сопротивлениях :

∆Р_мс1= 3,3 171,6=566 Па

∆Р_мс2=2,05

∆Р_мс3=1,25

Суммарные потери:

∑∆Р=710+1132,5=1276 Па

№ участка	l, м	d, м	F, м2	υ, м/с	ΔPтр, Па	Кэ, м	Re	Λ	Σζ	ΔPмс, Па	ΔPуч, Па	ΣΔPс, Па
		0,5	0,09	20,0		0,001	6,5 105	0,023	3,2
		0,5	0,09	20,0		0,001	6,5 105	0,023	2,05
		0,5	0,09	20,0		0,001	6,5 105	0,023	1,25	214,5	293,5

Подбор вентилятора

Подбор вентилятора осуществляется по двум параметрам: общим потерям давления в сети ∆Р_общ, Па_. и объемному расходу газа Q_p, м³/ч.

Общие потери давления в сети определяют по следующей формуле

∆Р_общ = ∆Р_в.с.+ ∆Р_ц.у.+ ∆Р_г – h_c, (3.7)

где ∆Р_в.с.=1800 Па – потери давления в вентиляционной системе до пылеулавливающей установки (по заданию);

∆Р_ц.у.=(800+2000)=2800 Па – потери давления в циклонной установке и рукавном фильтре;

∆Р_г=1836,2Па – потери давления в газоходе;

h_c – самотяга в сети, Па.

Величина самотяги в сети определяется по следующей формуле:

, (3.8)

где Н=2– расстояние по вертикали между серединами начального и конечного сечения (высота трубы), м;

ρ₀=1,293 кг/м³– плотность газа при нормальных условиях;

t_cp – средняя температура газа на выходе из устья трубы, °С.

Средняя температура газового потока на выходе из устья трубы определяется по следующей формуле:

t_cp = t_ух.г.+ t_cp.м./2 , (3.9)

где t_ух.г.=23 ° –температура уходящих газов из устья трубы (по заданию);

t_ср.м. =29°С – средняя максимальная температура окружающего воздуха самого жаркого месяца .

t_cp = 23+29/2=37,5 °С,

h _c =9,8 2(1,2-1,293 0,9)=0,784

∆Р_общ =1800+2800+1836,2-0,784=6435,4Па

Для подбора вентилятора используем два параметра:

- ∆Р_общ =6435,4 Па – общие потери давления в сети;

- Qр=13500 м³/ч.

С учетом вышеперечисленных параметров принимаем вентилятор марки АИР 100S2.

со следующими техническими характеристиками:

- частота вращения - 2850 мин^-1

- производительность – 120000-15000 м³/мин

- полное давление – 1790-1150 Па

- масса без электродвигателя 38 кг