Определение приведенных скоростей дымовых газов

Определение приведенных скоростей дымовых газов в поперечных сечениях, соответствующих точкам на рис.1, производится по формуле:

Находим скорости в различных точках, результаты расчётов представлены в Таблице 7.

Таблица 7. Результаты расчета приведенных скоростей

Величины	Единицы измерения	Значения w₀ в контрольных точках дымовой трассы
Величины	Единицы измерения	Х	Ц	Ч	Ш	Щ	Ы	Э	Ю
V _д	м³/с	1,68	1,83	1,98	2,14	2,29	2,44	2,59	2,75
ω	м²	–	1,084	2,69	1,084	1,084	1,084	1,084	1,084
W ₀	м/с	1,14	1,69	0,74	1,97	2,11	2,25	2,39	2,53

Общая величина потерь напора складывается из следующих потерь напора на отдельных участках пути движения дымовых газов.

Потери на трение

Расчет производим по формуле:

где λ – коэффициент трения, который для кирпичной кладки принимается равным 0,05. Результаты расчета представлены в Таблице 8.

Гидравлические диаметры d _э рассчитаны по формуле:

где П – периметр канала, м;

ω – площадь поперечного сечения, м²

Таблица 8. Расчет потери на трение

Потери напора на местных сопротивлениях

1) Потери напора при прохождении дымовых каналов.

Принимаем скорость дымовых газов в канале 2 м/с.

Значения коэффициентов местных сопротивлений рассчитываем в соответствии с Прил.1 (Коэффициенты местных сопротивлений каналов и трубопроводов).

2) Потери напора при входе в основной боров (тройник):

3) Потери напора в точке Ц (плавное расширение):

4) Потери напора в точке Ш (плавное сужение):

5) Потери напора при прохождении дымовыми газами горизонтального поворота на 90° в точке Щ:

6) Потери напора при прохождении дымовыми газами поворота на 30° в точке Ы:

7) Потери напора на шибере, открытом наполовину, в точке Э:

8) Потери напора при входе в дымовую трубу в точке Ю (резкое расширение):

Суммарные потери

Суммарные потери напора при прохождении дымовыми газами боровов складываются из потерь напора на трение, местных сопротивлениях и в рекуператоре.

Расчет дымовой трубы

Подавляющее большинство металлургических печей, особенно нагревательных, оборудовано для эвакуации продуктов сгорания из рабочего пространства дымовыми трубами. Кроме того, дымовые трубы решают и экологическую задачу, рассеивая вредные примеси на удалении от земной поверхности и уменьшая тем самым приземные концентрации вредных веществ.

Для расчета высоты дымовой трубы H используется формула:

1) Поскольку в процессе эксплуатации аэродинамическое сопротивление дымового тракта увеличивается из-за заноса каналов пылью, роста подсосов холодного воздуха через неплотности печи, необходимости форсирования работы печи, то величину принимают на 20—30 % больше расчетной, т.е.

=( 1,2÷1,3)

= 1,2∙175,16=210 Па.

2) Диаметр основания дымовой трубы определяется из условия, что в этом сечении скорость газов должна быть равной = 1...2 м/с. Таким образом,

=[4Q/(π )]^1/2

=[4∙2,51/(3,14∙1)]^1/2=1,79 м.

3) Диаметр устья трубы определяется по подобной формуле, однако скорость газа в устье принимается в пределах = 3...5 м/с/ Меньшие скорости нежелательны, так как может иметь место заброс атмосферного воздуха в трубу при сильных порывах ветра, а при более высоких скоростях значительно возрастают потери энергии при выходе газа в атмосферу. Следовательно,

=[4Q/(π )]^1/2

=[4∙2,51/(3,14∙3)]^1/2 = 1,03 м.

Следовательно, будет равен:

4) Определение температуры газа у устья трубы зависит от уровня тепловых потерь в трубе. Опытные данные характеризуют градиент температур на 1 м высоты кирпичной трубы ΔT =1...1,5, К/м:

Для расчета Т₂ в К используется формула:

Т₂ = Т₁ - ΔTH.

Т₂ = 673 – 1,5∙35=621 К

Величина H принимается ориентировочно по диаграмме зависимости высоты дымовой трубы от разряжения и температуры у основания (см. Прил. 3) Н ≈ 35 м

Найденное значение Т₂ вместе с Т₁ позволяет рассчитать T_ср.

Т_ср= (673+621)/2=647 К

5) Температура окружающего воздуха у основания дымовой трубы T_в.осн. зависит от климатических условий: для умеренного климата она принимается 278...293К. Средняя температура окружающего воздуха может быть найдена с помощью формулы:

=293 К

6) Коэффициент сопротивления трению можно принять для кирпичных каналов λ = 0,05. Величина для дымовых труб обычно равна 0,06.

7) Плотность воздуха ρ_0а и газа ρ_0г принимается для стандартных условий, ρ_0г = 1,34 кг/м³. Плотность ρ_0а = 1,29 кг/м³.

Работа дымовой трубы, как устройства для перемещения газов в печах, может быть оценена коэффициентом полезного действия, формула для подсчета которого при р_0а = 1,293 кг/м³ и р_0г = 1,34 кг/м³такова:

η=H/(105T_ср)

η=37,6/(105∙647)=0,06%

Вывод по главе

В данной главе был спроектирован боров, рассчитаны потери напора на пути движения дымовых газов и, в соответствии с расчетами, нашли высоту дымовой трубы.

Расхождение между рассчитанным и задаваемым значением высоты дымовой трубы составляет около 7 %.

Высота дымовой трубы соответствует санитарно-гигиеническим требованиям по нормам проектирования промышленных предприятий, в соответствии с которыми трубы не сооружаются высотой менее 16 м. По соображениям экологии в радиусе 200 м не должны сооружаться здания высотой 15 м и более, так как высота трубы не достигает 45 м. После теплотехнического расчета труба должна быть рассчитана на прочность по законам строительной механики.

Приложение 1

Аэродинамические характеристики вентиляторы радиальные ВР-12-26