Сопротивление газового тракта

Полное сопротивление газового тракта котлоагрегата при уравновешенной тяге состоит из разрежения на выходе из топочной камеры, сопротивления газоходов отдельных поверхностей нагрева, газопроводов, золоочистительной установки и дымовой трубы (рис. 6.1).

Разрежение на выходе из топки обычно принимается =2-3 мм вод.ст.

Сопротивление фестона обычно не учитывается. В котельных пучках преобладает поперечное или продольное смывание труб. Сопротивление всего пучка при продольно-поперечном смывании определяется как сумма сопротивлений при продольном и поперечном омывании отдельных пучков до и после пароперегревателя. Суммарное сопротивление пучка умножается на поправочный коэффициент К, который имеет общее для всех пучков значение и для котельных пучков котлоагрегатов типа ДКВР с камерой

догорания перед первым пучком принимается равным 1,15.

При определении сопротивления котельных пучков принимается, что газовый поток движется по условной средней линии.

Поверхности нагрева пароперегревателя омываются чисто поперечным потоком газов.

Для чугунных экономайзеров ВТИ с круглыми ребрами коэффициент сопротивления (с учетом поправочного коэффициента К = 1,2)

=0,,5Z₂, где Z₂ - количество рядов по ходу газов.

Сопротивление трубчатых воздухоподогревателей определяется с учетом того, что газы движутся внутри труб. Газовое сопротивление воздухоподогревателя складывается из сопротивления трения в трубах и сопротивления входа в трубы и выхода из них.

Сопротивление трения определяется по формуле:

; (6.1)
где - длина пути омывания, м;

- плотность газов при средней температуре потока, кг/м³.

Коэффициент сопротивления трения:

.

Сопротивление вследствие изменения скоростей при входе в трубы и выходе из них рассчитывается по формуле:

; (6.2)
где - определяются по графикам в зависимости от отношения суммарной площади живого сечения труб к площади живого сечения газохода до и после воздухоподогревателя;

- количество последовательно расположенных по ходу газов отдельных кубов.

Отношение меньшего живого сечения (труб) к большему (газохода) может рассчитываться по приближенной формуле:

; (6.3)
где и - шаги труб в пучке по ширине и глубине его.

Аэродинамическое сопротивление на пути прохождения в газоходах котельной установки составляется из местных сопротивлений, зависящих от изменения сечений газоходов и их поворотов, и из сопротивлений, возникающего вследствие трения и вследствие сопротивления пучков труб.

Необходимое разрежение, создаваемое тэговым устройством, зависит от суммы сопротивлений отдельных элементов, входящих в состав котельной установки и должно быть на 20 % больше последней, т.е.:

; (6.4)
где и т.д. – аэродинамические сопротивления: котла, топки, пароперегревателя, поворотных заслонок, боровов и дымовой трубы. Сопротивления определяются при максимальной нагрузке котельной установки.

Значения коэффициентов местных сопротивлений при поворотах для наиболее часто встречающихся в котельной практике случаев такие:

Под углом 45 °С	0,5
Под углом 90 °С
Под углом 180 °С

К местным сопротивлениям (несколько условно) относят сопротивления, возникающие при поперечном обтекании труб газовым или воздушным потоком. В этом случае они подсчитываются по формуле:

, мм. вод. ст. (6.5)

Для коридорного расположения труб значение сопротивления определяется равенством:

; (6.6)
где - коэффициент местного сопротивления одного ряда труб;

- количество рядов труб по глубине пучка, шт.

В свою очередь значение определяется в зависимости от величин относительного и поперечного шагов труб:

(6.7-6.8)

Значения коэффициента сопротивления коридорного пучка находится графически. По этому же графику определяются и значения поправочных коэффициентов на расстояние между трубами и на число .

Для ориентировочного подсчета аэродинамических сопротивлений могут быть использованы следующие эмпирические выражения:

- для паровых котлов:

, мм. вод. ст. (6.9)
где - номинальная паропроизводительность котла, кг/с;

- поверхность нагрева котла, м²;

- коэффициент избытка воздуха за котлом;

и - значение коэффициентов, зависящие от типа котла ( и ).

- для водяных ребристых экономайзеров системы ВТИ:

; (6.10)
где - число труб по ходу газов или воздуха, шт;

- средняя скорость газов или воздуха, м/с;

- плотность газов при средней температуре, кг/м³.

Системы ВТИ

(6.11)

Для трубчатых воздухоподогревателей: сопротивление проходу газов

Сопротивление проходу воздуха

где - число труб по ходу газов или воздуха, шт;

- средняя скорость газов или воздуха, м/с;

- плотность газов при средней температуре, кг/м³.

l – длина труб, м.

Сопротивление общего сборного борова можно подсчитать исходя изи его длины и принимая на каждые 25 пог. м 2 мм. вод. ст., сопротивление каждого, поставленного на пути газов шибера может быть принято в 0,5-1,5 мм. вод. ст. в соответствие со скоростью движения газов .

При сжигании твердого топлива необходимо предусмотреть очистку дымовых газов от взвешенных частиц золы. 'Тип золоуловителей следует выбрать в соответствии с маркой котла и видом сжигаемого топлива.

Золоуловители составляют существенную величину аэродинамического сопротивления газового тракта. В котельных установках средней и малой мощности наибольшее распространение получили сухие инерционные золоуловители (батарейные и блоки - циклоны). Золоуловители рассматриваются как местные сопротивления, принимаются следующие значения коэффициентов местных сопротивлений для них:

Для типовых батарейных циклонов с закрученными лопатками и безударным входом
Для циклонов с элементами лопаточного аппарата типа "розетка"
Для блока циклонов

Расчетная скорость газов в золоуловителях определяется по суммарной площади сечений всех элементов:

где - количество параллельно включенных циклонных элементов в батарее;

- внутренний диаметр циклонного элемента, м.

Расчеты сопротивлений газоходов котла представлены в виде таблиц.

В газовом тракте в пределах котельного агрегата действительный объем дымовых газов по мере их продвижения, несмотря на присос воздуха, непрерывно уменьшается в результате снижения их температуры. Расчет действительного баланса газов по газоходам котла представляется в виде таблицы. Результаты расчетов сопротивлений газового тракта оформляются в виде таблицы (см. табл. 6.4). Расчет ведется в соответствии со схемой газового тракта (рис. 6.4).

Таблица 6.1.

Расчет сопротивлений газоходов, пароперегревателя и экономайзера.

Наименование расчитываемой величины	Обозначения	Единицы измерения	Расчетная формула	Результаты
Сопротивление первого газохода
Относительный продольный шаг		-	Конструктивные данные
Относительный поперечный шаг		-	Конструктивные данные
Средняя скорость газов в газоходе		м/с	Из теплового расчета
Средняя температура газов в газоходе		°С	Из теплового расчета
Число рядов труб в глубину пучка по ходу газов		шт	Конструктивные данные
Значение коэффициента сопротивления		-
Одного ряда коридорного пучка		-
Всего пучка		-
Плотность дымовых газов, приведенная к нормальным условиям (α=1,3)		кг/м^3
Плотность газа при средней температуре		кг/м^3
Динамическое давление при средней скорости и средней плотности газов	-	мм. вод. ст
Сопротивления пучка труб первого газохода		мм. вод. ст
Значение коэффициента сопротивления двух поворотов под 90° в первом газоходе		-	-
Сопротивление двух поворотов первого газохода		мм. вод. ст
Сопротивление первого пучка		мм. вод. ст
Сопротивление второго газохода
Относительный продольный шаг		-	Конструктивные данные
Относительный поперечный шаг		-	Конструктивные данные
Средняя скорость газов в газоходе		м/с	Из теплового расчета
Средняя температура газов в газоходе		°С	Из теплового расчета
Число рядов труб в глубину пучка по ходу газов		шт	Конструктивные данные
Значение коэффициента сопротивления
Одного ряда коридорного пучка		-
Всего пучка		-
Плотность газа при средней температуре		кг/м^3
Динамическое давление при средней скорости и средней плотности газов	-	мм. вод. ст
Сопротивления пучка труб второго газохода		мм. вод. ст
Значение коэффициента сопротивления двух поворотов под 90° во втором газоходе		-	-
Сопротивление двух поворотов второго газохода		мм. вод. ст
Сопротивление второго пучка		мм. вод. ст
Общее сопротивление котельных пучков
Суммарное сопротивление двух газоходов		мм. вод. ст
Значение поправочного коэффициента, учитывающего камеру догорания		-	-
Общее сопротивление котла		мм. вод. ст
Сопротивление пароперегревателя
Относительный продольный шаг		-	Конструктивные данные
Относительный поперечный шаг		-	Конструктивные данные
Средняя скорость газов в газоходе		м/с	Из теплового расчета
Средняя температура газов в газоходе		°С	Из теплового расчета
Число рядов труб по ходу газов		шт	Конструктивные данные
Значение коэффициента сопротивления
Одного ряда пучка		-
Всего пучка		-
Плотность газа при средней температуре		кг/м^3
Динамическое давление при средней скорости и средней плотности газов	-	мм. вод. ст
Сопротивления пучка труб пароперегревателя		мм. вод. ст
Значение коэффициента сопротивления одного поворота под 90°		-	-
Сопротивление одного поворота		мм. вод. ст
Поправочный коэффициент		-
Аэродинамическое сопротивление пароперегревателя и поворота		мм. вод. ст
Суммарное сопротивление газоходов котла и пароперегревателя		мм. вод. ст
Сопротивление водяного экономайзера
Средняя скорость газов в газоходе		м/с	Из теплового расчета
Средняя температура газов в газоходе		°С	Из теплового расчета
Число рядов труб по ходу газов		шт	Конструктивные данные
Значение коэффициента сопротивления		-
Плотность газа при средней температуре		кг/м^3
Динамическое давление при средней скорости и средней плотности газов	-	мм. вод. ст
Поправочный коэффициент		-	-
Сопротивление трубного пучка экономайзера		мм. вод. ст

Таблица 6.3.

Расчет действительного объема газов по газовому тракту.

Рассчитываемая величина	Размерность	Пароперегреватель	Первый газоход	Второй газоход	Экономайзер	Дымовая труба
Средняя температура дымовых газов	°С
Действительный объем дымовых газов
	м^3/кг
	м^3/кг
	м3/кг
	м3/с
	°С

Таблица 6.4.

Расчет сопротивлений газового тракта.

№ участка на схеме	Наименование участка	Действительный объем газов м^3/с	Площадь поперечного сечения участка, м^2	Скорость движения дымовых газов, м/с	Динамическое давление, мм. вод. ст.	Коэф-т местного сопротивления участка	Сопротивление участка, мм. вод. ст
	Топочная камера Газоходы котла и пароперегреватель Газоход между котлом и водяным экономайзером
	колено 90°, r/B=0,1
	колено 90°, r/B=0,1 Водяной экономайзер:
	Трубный пучок экономайзера
	колено 90°, r/B=0,0
	Внезапное уменьшение сечения при входе в боров
	колено 90°, r/B=0,0
	Поворот в коробе
	Конфузор при входе в дымосос Газоходы между дымососом и дымовой трубой
	Диффузор за дымососом (15°)
	Колено 60 °
	Вход в трубу
	Суммарное аэродинамическое сопротивление установки

6.3. Сопротивление воздушного тракта

Расчет воздушного тракта, как и газового, ведется на номинальную нагрузку котлоагрегата. Все исходные данные: температура воздуха, живое сечение и средняя скорость воздуха в воздухоподогревателе и другие данные - принимаются из теплового расчета или определяются по Нормативному методу теплового расчета.

Самотяга по тракту не подсчитывается. Расчет сопротивлений будем выполнять по упрощенной методике.

Температура холодного воздуха , засасываемого дутьевым вентилятором, принимается обычно в соответствии с Нормативным методом теплового расчета равной 30°С.

Количество холодного воздуха, засасываемого дутьевым вентилятором, определяется по формуле:

(6.14)
где - коэффициент избытка воздуха в топке;

- присосы воздуха в топке и системе пылеприготовления;

- относительная утечка воздуха в воздухоподогревателе, принимаемая равной присосу в нем по газовой стороне.

Значения всех величин, входящих в формулу (6.11) берутся, непосредственно, из теплового расчета. По рассчитанному расходу воздуха рассчитывается весь тракт холодного воздуха. до воздухоподогревателя.

Воздухопроводы обычно изготавливаются сварными (без фланцев) и утечки воздуха в них принимаются равными нулю.

Расчет сопротивления воздухопроводов, как и газопроводов, сводится в основном к определению местных сопротивлений. Сопротивления трения при скоростях холодного воздуха, меньших 10 м/с, может не учитываться.

При расчете сопротивления трубчатых воздухоподогревателей учитывается, что воздух омывает трубы снаружи. Расчет сопления ведется как для обычного трубного пучка.

Поправочный коэффициент К к суммарному сопротивлению воздухоподогревателя по воздушной стороне принимается при числе ходов по воздуху не более двух, равным 1,05 при числе ходов больше двух – равным 1,15.

Температура горячего воздуха принимается, непосредственно, из теплового расчета.

Расход горячего воздуха определяется в соответствии с тепловым расчетом по формуле:

. (6.15)

На этот расход рассчитывается воздухопровод от воздухоподогревателя до топочного устройства или до места отвода части воздуха в систему пылеприготовления.

Расчет сопротивления воздушного тракта представим в виде таблицы причем расчет сопротивления воздушного тракта ведется в соответствии со схемой воздушного тракта котлов ДКВР, представленной на рис. 6.5.

Дата добавления: 2015-07-26