Аэродинамический расчет газоотводящего тракта

Важнейшими элементами систем очистки газов наряду с газоочистными аппаратами являются такие элементы газоотводящего тракта как дымососы и вентиляторы, а также дымовые трубы. Правильный выбор и расчет этих устройств обеспечивает эффективный отвод загрязненных газов от источников выделения на очистку, а также их рассеивание в атмосферном воздухе.

Аэродинамический расчет газоотводящего тракта проводят с целью выбора дымососа или вентилятора. Полное расчетное сопротивление газоотводящего тракта Dр_р определяют как сумму сопротивлений размещенного в нем оборудования, в том числе и газоочистного, Dр_обор, сопротивлений соединительных газоходов (включая и дымовую трубу) Dр_сопр, разрежение на выходе из технологического агрегата Р_р, а так же потери геометрического напора при движении нагретых газов по трубам и каналам в вертикальном направлении Dр_геом:

Dр_р = Dр_обор + Dр_сопр + Р_р ± Dр_геом, Па (7.1)

В газоотводящих трактах, кроме газоочистного оборудования, устанавливают котлы-утилизаторы, воздухоподогреватели, шиберы, заслонки, измерительную аппаратуру и проч. Сопротивление оборудования Dр_обор получают из проводимых расчетов или из паспортов на оборудование.

Разрежение газов на входе в газоходы Р_р, как правило, задается, исходя из технологической необходимости, либо рассчитывается при проектировании устройств газозабора (зонтов, колпаков, укрытий и т.д.).

Сопротивление соединительных газоходов Dр_сопр складывается из суммы всех потерь на местные сопротивления å Dр_мс и суммы всех потерь на трение å Dр_тр:

Dр_сопр = å Dр_мс + å Dр_тр, Па (7.2)

Потери на местные сопротивления Dр_мс рассчитываются по формуле:

, Па (7.3)

где w_г - скорость газов в местном сопротивлении, м/с; r_г - плотность газа при рабочих условиях, кг/м³; x_мс – коэффициент местного сопротивления, отнесенный к скорости газов w_г.

Значения коэффициентов местных сопротивлений можно найти в специальной справочной литературе. Для некоторых видов местных сопротивлений коэффициенты x_м, отнесенные к скорости газов на выходе из местных сопротивлений, приведены ниже:

1.) Резкий поворот газохода на 90°: x₉₀ = 1,5;

2.) Плавный поворот газохода эквивалентного диаметра d_экв на 90° с радиусом

закругления R:

R/dэкв
xR	0,29	0,15	0,12	0,10	0,08

3.) Поворот газохода на произвольный угол a: x_a = x₉₀ × a/ 90;

4.) Внезапное расширение сечения газохода с площади F₁ до площади сечения F₂:

x_расш » (F₂/ F₁-1) ²;

5.) Плавное расширение сечения газохода с площади F₁ до площади сечения F₂ с углом a (диффузор):

при a 8°: x_д » 0,15-0,20(F₂/ F₁- 1) ²;

при 8°< a< 30°: x_д » sin a (F₂/ F₁- 1) ²;

6.) Внезапное сужение сечения газохода с площади F₁ до площади сечения F₂:

F2/ F1	0,01	0,1	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
xсуж	0,5	0,45	0,40	0,30	0,2	0,1	0,0

7.) Плавное сужение сечения газохода с площади F₁ до площади сечения F₂ с углом a (конфузор):

при a = 90°: x_к » 0,37; при a = 60°: x_к » 0,32;

при a = 30°: x_к » 0,24; при a 10°: x_к » 0,16.

Потери на трение в трубах газоходов Dр_тр рассчитываются по формуле:

, Па (7.4)

где l - коэффициент трения (l= 0,03 – для движения газов по металлическим газоходам и трубам, l= 0,05 – для движения газов в кирпичных боровах и трубах); d_экв - эквивалентный диаметр газохода, м; l - длина участка газохода, м.

Потери на местные сопротивления целесообразно учитывать только для длинных участков газоходов (более 10 м). При их расчетах участки газоходов следует разбивать таким образом, чтобы в них не менялась скорость газов. Следует помнить о том, что с изменением температуры газов меняется плотность газов, а, следовательно, и скорость.

Потери геометрического напора при движении нагретых газов по трубам и каналам в вертикальном направлении (самотягу) Dр_геом рассчитывают по формуле:

Dр_геом = gH (r_в - r_г), Па (7.5)

где H - расстояние по вертикали между центрами рассматриваемых сечений, м; g = 9,81 м/с² - ускорение силы тяжести; r_в и r_г - плотности соответственно окружающего воздуха и газа, кг/м³.

При проведении расчетов Dр_геом следует обратить внимание на то, что при движении нагретых газов в вниз величина самотяги прибавляется к потерям (знак «+» в формуле (7.1)) и вычитаются при движении нагретых газов вверх (знак «-» в формуле (7.1)).

Дата добавления: 2015-07-11