Расчет топки и котельного пучка.

Методические указания

Часть III: Аэродинамический расчет котельной установки

Содержание

Введение 4

1. Расчет топки и котельного пучка 4

2. Расчет газоходов 6

3. Расчет водяного экономайзера 12

4. Расчет и выбор золоуловителя 13

5. Расчет высоты и аэродинамического сопротивления дымовой трубы 14

6. Выбор дымососа и электродвигателя к нему 17

7. Расчет воздушного тракта, выбор дутьевого вентилятора и электродвигателя к нему 17

8. Список использованной литературы 18

Введение

Аэродинамический расчет теплогенерирующей установки является частью курсового проекта. Такой расчет позволяет определить гидродинамическое сопротивление газового и воздушного трактов и выбрать соответствующие дымососы и дутьевые вентиляторы для перемещения газовых и воздушных масс.

В аэродинамический расчёт входят:

1. Расчет топки и котельного пучка;

2. Расчёт газоходов;

3. Расчёт водяного экономайзера;

4. Расчёт и выбор золоуловителя;

5. Расчёт дымовой трубы;

6. Выбор дымососа и электродвигателя к нему;

7. Расчёт воздушного тракта, выбор дутьевого вентилятора и электродвигателя к нему.

Движение продуктов сгорания и воздуха рассматривается как движение вязких жидкостей, имеющих турбулентный характер и происходящих при изменении температуры. При движении продуктов сгорания, обладающих вязкостью, возникает сопротивление, препятствующее их движению. На преодоление этих сопротивлений затрачивается часть энергии, которой обладает движущийся поток жидкости. Возникает сопротивлении, обусловленное силами трения движущегося потока о стенки канала и возрастают внутренние трения в потоке, при появлении на его пути различных препятствий. При скорости дымовых газов менее 10-12 м/с сопротивлением трения можно пренебречь и учитывать только местные сопротивления участков газовоздушного тракта.

Расчет топки и котельного пучка.

Схема для расчета аэродинамического сопротивления котлов типа КЕ:

А В Е F

С D

Рис.2. Схема газовых потоков в теплогенераторе КЕ

Условно будем считать, что газовые потоки движутся с поворотами по линии АВСDEF.

Шаг труб пучка вдоль оси барабана S_ВД = 0,090 м.

Шаг труб пучка поперек оси барабана S_ПОП =0,110 м.

Наружный диаметр труб d_H = 0.051 м.

Шаг труб поперек потока газа S₁, м.

Шаг труб вдоль потока газа S₂, м.

Аэродинамическое сопротивление котла:

, Па.

Здесь - сопротивление топки. Принимают =10-30 Па,

- сопротивление котельного пучка, Па:

, Па

Коэффициент запаса К = 1,15.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений включает учет поворотов потока газов и сопротивление пучка труб на линиях ВС, CD, и DЕ

.

Примем, что .

Линия ВС (DE) – движение газа поперек оси барабана.

Коэффициент сопротивления при движении газа вдоль линии ВС (DE)

,

где z _ВС - число рядов труб вдоль линии ВС.

Коэффициент зависит от геометрии взаимного расположения труб в пучке и режима течения потока газов. В данном случае шаг труб поперек потока газа

S₁ = S_ВД = 0,090 м

А шаг труб вдоль потока газов

S₂ = S_ПОП = 0,110 м

Для < ,

где число Рейнольдса . Средняя скорость потока , м/с, и кинематическая вязкость , м²/с, при средней температуре потока берутся из теплового расчета котельного пучка.

Линия CD – движение газа вдоль оси барабана.

Здесь ,

где z _СD - число рядов труб вдоль линии СD.

В данном случае

S₁ = S_ПОП = 0,110 м

S₂ = S_ВД = 0,090 м

>1

Для <

Средняя плотность газов в котельном пучке определяется температурой потока газов , которую берут из теплового расчета котельного пучка, а также массой и объемом газов для нормальных условий (смотри таблицу для котельного пучка)

, кг/м³

Аналогично строят схему потоков газов в теплогенераторах типа ДЕ и проводят расчет с учетом геометрии взаимного расположения труб в пучке и направления движения потока газов.

2. Расчёт газоходов

Схема газового тракта

Для удобства и упрощения расчетов газовый тракт разбивают на участки:

I участок – соединяет котельный пучок с водяным экономайзером;

II участок – соединяет водяной экономайзер с золоуловителем;

III участок – соединяет золоуловитель с дымососом;

IV участок – соединяет дымосос с кирпичным газоходом;

V участок – кирпичный газоход.

Следует учитывать, что участки могут состоять из подучастков.

Местное сопротивление участков газохода:

, Па

- сумма коэффициентов местных сопротивлений на всем участке;

, кг/м³ – средняя плотность дымовых газов на участке;

, м/с – гидродинамическая скорость.

Плотность дымовых газов на участке:

, кг/м³

, где r_о, кг/м³ – плотность дымовых газов при нормальных условиях (0^оС, 760 мм рт. ст.), - средняя температура газов на участке.

Для I участка:

, кг/м³; , ^оС

Для участков II-V:

, кг/м³; , ^оС

Для водяного экономайзера:

, кг/м³; , ^оС

Коэффициенты местных сопротивлений учитывают местные сопротивления участков газохода: повороты потока, сужения, расширения и т.д.

Поворот потока на:	x
45^о	0,5
90^о
135^о	0,5
180^о

Сужения, расширения:

1. Внезапное расширение:

,

где F_б и F_м (м²) – большая и меньшая площади поперечных сечений участка расширения.

2. Внезапное сужение:

,

3. Плавное сужение, расширение:

; к=f(a)

где l, l₁, l₂ – геометрические размеры участка местного сопротивления, к – коэффициент, зависящий от величины угла a при вершине участка местного сопротивления:

a	10^о	15^о	20^о	25^о	30^о	35^о	>45^о
к	0,17	0,27	0,4	0,6	0,85	0,93	1,0

Гидродинамическая скорость дымовых газов на участке зависит от живого сечения участка газохода и объемного расхода продуктов сгорания:

, м/с

где V_д, м³/с – объемный расход продуктов сгорания, F_ж, м² – живое сечение участка газохода.

Для определения площади живого сечения сложного участка газохода, его необходимо разбить на подучастки:

, м²

где l₁, l₂, l_n – длины подучастков, м; F₁, F₂, F_n – площади их живого сечения, м².

Если длины подучастков одинаковы или приняты таковыми, тогда:

, м²

где n – число подучастков.

Объемный расход продуктов сгорания на I участке:

, м³/с

где В_р, кг/с – расчетный расход топлива, V_кп, м³/кг – объем дымовых газов в котельном пучке.

Объемный расход продуктов сгорания в водяном экономайзере:

, м³/с

где V_вэ, м³/кг – объем дымовых газов в водяном экономайзере.

Объемный расход продуктов сгорания на II участке:

, м³/с

где Da_м =0,001/м– величина присосов холодного воздуха в металлические газоходы на 1 метр длины, l_II, м – длина II участка газохода, V_в^о, м³/кг -.теоретический объем воздуха.

Объемный расход продуктов сгорания на III участке:

, м³/с

где l_III, м – длина III участка газохода.

Объемный расход продуктов сгорания на IV участке:

, м³/с

где l_IV, м – длина IV участка газохода.

Объемный расход продуктов сгорания на V участке:

, м³/с

где l_V, м – длина V участка (кирпичного газохода), Da_к =0,005/м – величина присосов холодного воздуха в кирпичные газоходы на 1 метр длины.

Дата добавления: 2015-08-10