Газовое сопротивление и тяга в трубчатой печи

12.9.1 Величину разряжения в камере радиации во избежание утечки газа следует поддерживать в пределах Р_Р = 20…40 Па.

12.9.2 Определяют потери напора, Па в камере конвекции.

12.9.2.1 Потери давления при движении дымовых газов в конвективной камере при расстоянии между осями труб S₁= (1,5…2,0)d

, (12.94)

где - поправочные коэффициенты, определяемые по таблицам 12.12 и 12.13;

к – коэффициент, зависящий от скорости газа в узком сечении пучка w

и от средней температуры газа в камере Т_ср.

, (12.95)

где u- массовая скорость дымовых газов в свободном сечении камеры,

кг/(м²×с);

r_г – плотность газа в конвективной камере при Т_ср,

. (12.96)

Числовое значение коэффициента к определяется по таблице 12.14.

Таблица 12.12 – Значения коэффициента

Наружный диаметр трубы, м	Значение	Наружный диаметр трубы, м	Значение
0,02 0,04 0,06	1,5 1,2 1,1	0,08 0,12 0,15	1,0 0,9 0,85

Таблица 12.13 – Значения коэффициента

Температура стенки Т, К	Значение	Температура стенки Т, К	Значение
	0,85 0,95 1,03		1,10 1,17

Таблица 12.14 – Значения коэффициента к

Скорость в узком сечении w, м/с	Значения к при различных средних температурах Тср, К
	0,20 0,42 0,66 0,98 - - -	0,16 0,34 0,53 0,80 - - -	0,14 0,28 0,45 0,66 0,92 - -	0,12 0,24 0,39 0,57 0,80 1,00 -	0,11 0,21 0,35 0,50 0,70 0,90 -	0,10 0,19 0,31 0,45 0,61 0,81 1,00	0,09 0,17 0,27 0,41 0,55 0,73 0,90

12.9.2.2 Статический напор в конвективной камере

, (12.97)

где h- высота столба газа в конвективной камере, м;

– разность плотностей наружного воздуха и дымовых газов,

кг/м .

12.9.3 Определяют газовое сопротивление, Па в газоходах.

12.9.3.1 Рассчитывают эквивалентный диаметр прямоугольного газохода, м,

,м. (12.98)

12.9.3.2 Потери давления на прямолинейном участке газохода

, (12.99)

где l_г - длина газохода, м;

w, r_г – соответственно линейная скорость и плотность дымовых газов в

газоходе.

12.9.3.3 Потери давления на преодоление местных сопротивлений в газоходе

, (12.100)

где - суммарный коэффициент местных сопротивлений.

При этом необходимо учитывать сужение из камеры конвекции в газоход, шибер, поворот на 90 из газохода в газосборник. (Значения приведены в таблице А1.3 приложения А).

12.9.4 Суммарная потеря давления в трубчатой печи

. (12.101)

12.9.5 Определяют потери давления, Па в дымовой трубе.

12.9.5.1 Сечение дымовой трубы

, (12.102)

где - количество продуктов горения (см. пункт 12.8.1);

w– линейная скорость движения газов в дымовой трубе. При

естественной тяге скорость принимается равной 4…8 м/с [6, с.140];

- плотность продуктов сгорания при средней температуре дымовых

газов в трубе.

,

(12.103)

,

где Т_вых – температура дымовых газов на выходе из дымовой трубы,

значение которой принимают и уточняют в ходе расчета.

12.9.5.2 Диаметр дымовой трубы, м

. (12.104)

12.9.5.3 Принимают высоту дымовой трубы Н, м и определяют потери давления в ней

, (12.105)

где λ– коэффициент гидравлического сопротивления, определяемый по выражению

, (12.106)

где К и а– коэффициенты, значения которых приведены в таблице 12.12.

Таблица 12.12 – Значения коэффициента К и а

Группа труб	К, м	а
Железные или стальные воздуходувы, газопроводы: подверженные коррозии (старые); те же трубопроводы (новые)	0,4*10 (0,15…0,1)*10	0,014 0,1…0,009

12.9.5.4 Потери давления на входе и выходе из трубы

. (12.107)

Общие потери давления по газовому тракту

. (12.108)

Уточняют высоту дымовой трубы

, (12.109)

где Т_в – температура наружного воздуха, К.

Проверяют правильность выбора температуры дымовых газов на выходе из трубы

, (12.110)

где С – постоянная излучения поверхности трубы, С=4,2…4,6 Вт/(м²×К⁴)

[4, с.141];

F_т - боковая поверхность трубы, м². ;

Q - средняя температура стенки, К, определяемая по уравнению

, (12.111)

где Т_ср – средняя температура дымовых газов в трубе, К;

Q - тепло, потерянное газами при прохождении дымовой трубы, кВт;

a_т – коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы, Вт/(м²×К).

Тепло, теряемое газами, определяют по уравнению

, (12.112)

где В – расход топлива, кг/с;

- удельная теплоемкость дымовых газов при средней температуре в трубе.

Коэффициент теплоотдачи

, (12.113)

где – коэффициент, учитывающий влияние отношения трубы к ее

диаметру;

- параметры Рейнольдса и Пранделя;

Д – диаметр трубы, м;

λ_г – коэффициент теплопроводности дымовых газов Вт/(м×К).

; , (12.114)

где μ– динамическая вязкость дымовых газов (таблица 12.13);

С_Р -теплоемкость дымовых газов, кДж/(кмоль×К), определяемая по

рисунку приложения А;

, (12.115)

где М_г– мольная масса дымовых газов,

-мольная масса и динамическая вязкость i-го компонента в

дымовых газах;

- мольная доля i-го компонента дымовых газов.

Коэффициент теплопроводности определяется по выражению

, (12.116)

где λ_i – коэффициент теплопроводности компонентов дымовых газов (таблица 12.13).

Таблица 12.13 – Зависимость коэффициента теплопроводности λ, Вт/(м×К) для основных компонентов дымовых газов от температуры

Компоненты	Температура, К
О2 N2 CO2 H2O SO2	32.9 31.5 21.2 24.6 11.9	40.7 38.5 27.6 33.3 16.6	48.0 44.9 33.5 43.5 21.2	55.0 50.7 38.9 55.5 25.8	68.5 55.8 43.9 68.6 30.7	67.4 60.3 48.9 82.9 35.8	72.8 64.2 53.7 98.0 41.0	77.4 67.4 58.2 113.2 46.3

Таблица 12.14 – Зависимость коэффициента динамической вязкости μ×10 Па×с для основных компонентов дымовых газов от температуры

Компоненты	Температура, К
О2 N2 CO2 H2O SO2	23,0 20,2 18,5 12,5 16,1	27,4 23,9 22,8 16,2 20,0	31,3 27,2 26,7 20,2 23,8	34,9 30,2 30,3 24,3 27,5	38,1 32,9 33,6 28,3 31,3	40,4 35,3 36,9 32,4 35,0	43,9 37,8 40,0 36,4 38,6	46,8 39,9 42,6 40,6 42,8

Определяют температуру дымовых газов на выходе из трубы

. (12.117)

В случае значительного расхождения полученного значения Т_вых с ранее принятым задаются новым значением температуры дымовых газов на выходе из дымовой трубы и расчет повторяют.

Приложение А