Вопросы для самопроверки

Глава 5. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ГАЗОВОЗДУШНОГО ТРАКТА

 

Основы расчета аэродинамического сопротивления газовоздушного тракта

При движении продуктов сгорания, обладающих вязкостью, возникают сопротивления, препятствующие движению. Сопротивления обусловлены силами трения движущегося потока о стенки канала и возрастанием внутреннего трения в потоке при появлении на его пути различных препятствий. Для преодоления сопротивлений движущийся поток должен обладать определенным избыточным напором, который по мере продвижения по тракту будет падать.

Расчет сопротивлений газового и воздушного тракта паровых и водогрейных котлов производится в соответствии с нормативным методом.

Перепад полных давлений на участке тракта определяется по формуле, Па

,

(5.1)

где Δ h – сопротивление участка, Па; h _с – самотяга, Па.

Самотяга любого участка газового тракта, включая дымовую трубу, при искусственной тяге определяется по формуле, Па

,

(5.2)

где H – расстояние по вертикали между серединами начального и конечного сечений данного участка тракта (для дымовой трубы – ее высота), м; p – абсолютное среднее давление продуктов сгорания на участке, (при избыточном давлении, меньшем 5000 Па, принимается равным 1), кгс/см²; ρ₀ – плотность продуктов сгорания при давлении 101080 Па (760 мм рт. ст.) и температуре 273 К, кг/м³; – средняя температура продуктов сгорания на данном участке, °С; 1,21 – плотность наружного воздуха при давлении 101080 Па и температуре 293 К (если температура окружающего воздуха отличается от 20 °С более, чем на 10 °С, вместо значения 1,21 подставляется соответствующее значение плотности воздуха).

При направлении потока вверх самотяга положительна (знак +), вниз – отрицательна.

Общее сопротивление, возникающее при движении потока газов или воздуха, состоит из сопротивлений трения и местных сопротивлений.

Сопротивление трения для изотермического потока, т.е. при постоянной его плотности, определяется по формуле, Па

,

(5.3)

где λ – коэффициент сопротивления трения, который зависит от относительной шероховатости стенок канала и числа Re; l, d _э – длина и эквивалентный диаметр канала, м; w – скорость потока, м/с; ρ – плотность потока газа, кг/м³.

Все местные сопротивления, в том числе и при наличии теплообмена, определяются по формуле, Па

,

(5.4)

где ξ – коэффициент местного сопротивления.

Сопротивление пучков труб при поперечном их омывании, при отсутствии и наличии теплообмена определяется по формуле, Па

,

(5.5)

Значение коэффициента местного сопротивления в данном случае зависит от количества рядов труб, их расположения и критерия Рейнольдса.

Перепад полных напоров по газовому тракту при искусственной тяге определяется по формуле, Па

,

(5.6)

где – разрежение на выходе из топки, Па (обычно принимается около 20 Па); Δ H – суммарное сопротивление газового тракта, Па; H _с – суммарная самотяга газового тракта, включая дымовую трубу, с соответствующим знаком, Па.

Суммарное сопротивление газового тракта при искусственной тяге, Па

,

(5.7)

где ∑∆ h ₁ – сумма сопротивлений газового тракта до золоуловителя, Па; μ – массовая концентрация золы в продуктах сгорания, кг/кг (вносится, если учитывалась при тепловом расчете котла); ∑∆ h ₂ – суммарное сопротивление тракта после золоуловителя и самого золоуловителя, Па; M _p = ρ₀/1,293 – поправка на разницу плотностей продуктов сгорания и сухого воздуха; p _б – барометрическое давление, Па.

Перепад полных давлений по воздушному тракту, Па

,

(5.8)

где Δ H – суммарное сопротивление воздушного тракта, Па; H _с – самотяга, учитывается только для воздухоподогревателя и всего воздуховода горячего воздуха, Па (в учебных расчетах принимается H _с = 0); – разрежение в топке на уровне ввода воздуха, Па.

Разрежение  определяется по формуле

,

(5.9)

где H ' – расстояние по вертикали между высшей точкой сечения выхода газов из топки и серединой сечения ввода воздуха в топку, м.

 

Вопросы для самопроверки

1. Чем обусловлены сопротивления движению продуктов сгорания в газоходах котельной установки?

2. По какой формуле определяется перепад полных давлений на участке тракта котельной установки?

3. По какой формуле определяется самотяга участка газового тракта котельной установки?

4. От чего зависит величина коэффициента сопротивления трения?

5. По какой формуле определяются потери давления в местных сопротивлениях?

6. Чем определяется величина коэффициента местного сопротивления пучков труб при поперечном их омывании?

7. Из каких слагаемых складывается перепад полных напоров по газовому тракту при искусственной тяге?

8. По какой формуле определяется суммарное сопротивление газового тракта при искусственной тяге?

9. По какой формуле определяется перепад полных давлений по воздушному тракту?

 

Литература

1. Губарев, А.В. Паротеплогенерирующие установки промышленных предприятий: учеб. пособие для вузов / А.В. Губарев. – Белгород: Изд-во БГТУ, 2013. – 240 с.