Расчет газового тракта

Для изотермического потока (при постоянной плотности и вязкости протекающей среды) сопротивление трения (Па) определяется по формуле

, (6.1)

где λ – коэффициент сопротивления трения, зависящий от относительной шероховатости стенок канала и числа Рейнольдса; l – длина канала, м; ω – скорость протекающей среды, м/с; d_э – эквивалентный (гидравлический) диаметр, м; ρ – плотность протекающей среды, кг/м³.

Определение сопротивления трубы при искусственной тяге принципиально не отличается от расчета сопротивления прочих элементов газового тракта. Самотяга трубы рассчитывается отдельно, совместно с самотягой по всему газовому тракту. Температура газов в дымовой трубе принимается равной температуре газов у дымососа.

При постоянном уклоне в трубе сопротивление трения определяется по формуле

, (6.2)

где λ – коэффициент сопротивления трения. Среднее опытное его значение для бетонных и кирпичных труб с учетом кольцевых выступов футеровки равно 0,05, для стальных труб диаметром d₀ ≥2м λ = 0,015, а при d₀< 2 м λ = 0,02; ω₀ – скорость в выходном сечении трубы, м/с, в начальном и конечном сечениях участка диаметром d_н и d_к, м.

Местные сопротивления (Па) рассчитываются по формуле

(6.3)

где ζ – коэффициент местного сопротивления, зависящий от геометрической формы участка (а иногда и от критерия Рейнольдса).

Произведение – называют динамическим напором и определяют по действительной скорости продуктов сгорания (воздуха) и средней температуре потока, известным из теплового расчета котлоагрегата.

Сопротивление чугунных экономайзеров ВТИ и стальных гладкотрубных экономайзеров, Па, определяется по формуле

(6.4)

Сопротивление отдельных элементов газового тракта, Па, таких как котельный пучок и газоходы, принимают в зависимости от марки котла.

Для трубчатого воздухоподогревателя при движении продуктов сгорания внутри труб его сопротивление складывается из сопротивления трения в трубах и сопротивления входа в трубы и выхода из них.

Скорость в трубах и температура потока для расчета обоих указанных сопротивлений принимаются средние для воздухоподогревателя из теплового расчета котла. Сопротивление вследствие изменения скоростей при входе и выходе рассчитывается по формуле

. (6.5)

Коэффициент сопротивления

, (6.6)

где k₁ – коэффициент, учитывающий запыленность продуктов сгорания, для промышленных агрегатов принимается равным 1; k₂ – коэффициент, учитывающий масштабный эффект по отношению к эталонному циклону (для инерционных циклонов =1).

Суммарное сопротивление газового тракта при уравновешенной тяге (Па)

, (6.7)

где – сумма сопротивлений газового тракта до золоуловителя, Па; μ – массовая концентрация золы в продуктах сгорания, кг/кг (вносится, если учитывалась при тепловом расчете котла); – суммарное сопротивление тракта после золоуловителя и самого золоуловителя, Па; М_р – поправка на разницу плотностей продуктов сгорания и сухого воздуха; р_б – барометрическое давление.

Перепад полных давлений при уравновешенной тяге (Па)

, (6.8)

где – разрежение в верхней части топочной камеры, принимается равным 20 Па;
– суммарное сопротивление газового тракта, Па; Н_с – суммарная самотяга газового тракта, включая дымовую трубу, Па.

Самотяга в газоходе возникает вследствие разности плотно-окружающего воздуха и продуктов сгорания. Самотяга в газоходах аналогична тяге в дымовой трубе.

Самотяга (Па) любого участка газового тракта, а также дымовой трубы при искусственной тяге вычисляется по формуле

, (6.9)

где Н=z₁–z₂ – расстояние по вертикали между серединами конечного и начального сечения данного участка, м; р – абсолютное среднее давление продуктов сгорания на участке (при избыточном давлении меньше 5000 Па принимается р/101 080=1), Па; ρ₀ – плотность продуктов сгорания при нормальных условиях, кг/м³; – средняя температура продуктов сгорания на данном участке, °С; 1,23 кг/м³ – плотность наружного воздуха при давлении 101 080 Па и температуре 20 °С.

При расчете самотяги по температуре наружного воздуха, отличающейся от 20 °С более чем на 10 °С, вместо 1,23 подставляется соответствующее значение плотности воздуха.

Самотяга может быть как положительной, так и отрицательной. Если продукты сгорания движутся снизу вверх, самотяга положительна, т. е. будет создавать дополнительный напор, который можно использовать для преодоления сопротивлений. При движении продуктов сгорания сверху вниз (как это имеет место в опускных газоходах) самотяга будет отрицательной, т. е. для ее преодоления потребуется дополнительный напор. Тяга, создаваемая дымовой трубой, всегда положительна.