Федеральное агентство по образованию

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Новгородский Государственный университет имени Ярослава Мудрого

_______________________________________________________________

Кафедра "Промышленная энергетика"

ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ

Контрольная работа по дисциплине

«Теория горения»

Вариант 7

Преподаватель

____________ Мацнев В.В.

Подпись

«_____»________2010г

Студент гр_ 6411з __

___________Носенко В.И.

1. Содержание

1. Описание горелки 3
2. Исходные данные 3
3. Проверочный расчет горелки 4
4. Определение оптимальных параметров горелки 7
5. Выводы

1. Описание горелки

Горелка РГМГ. Газомазутная горелка с ротационной форсункой предназначена для раздельного сжигания природного газа и мазута и используется обычно для установки в топках котлов КВГМ. Оптимальное разрежение в топке – 20 Па. При работе на жидком топливе в горелку подается первичный и вторичный воздух, при работе на газе - только вторичный воздух. Последний поступает к горелке от вентилятора, установленного в котельной, по коробу вторичного воздуха, одной из стенок которого служит наружная поверхность фронтовой стенки котла. Этот короб является составной частью котла. Направление вращения первичного и вторичного воздуха противоположно вращению форсунки.

Горелки РГМГ состоят из газовой части, воздухонаправляющего устройства (ВНУ) вторичного воздуха, короба и патрубка с регулировочной заслонкой первичного воздуха, кольца-рамы, ротационной форсунки и ЗЗУ (запально-защитного устройства).

В газовую часть входит кольцевой коллектор прямоугольной формы с одним рядом газовыходных отверстий и перегородкой внутри для выравнивания давления, а также подводящая труба с фланцевым патрубком для подсоединения газопровода котла. Снизу коллектор поддерживается опорной трубой.

При эксплуатации РГМГ всех типоразмеров следует учитывать их специфические особенности: повышенный шум, вибрацию форсунки, нарушение симметричности факела, возможность нагарообразования.

2. Исходные данные:

Таблица 1. Характеристики горелки РГМГ:

Характеристика	РГМГ-10
Номинальная тепловая мощность горелки, Гкал/час	11,09
Номинальное давление топлива, кПа	19,50
Давление воздуха, кПа
первичного	7,00
вторичного	1,00
Коэффициент избытка воздуха	1,05
Число газовыходных отверстий п
Диаметры, мм
d
D 1
D 2

Таблица 2. Характеристики топлива

Газ

Состав, %

, ккал/м^3

СН 4

С 2 Н 6

С 3 Н 8

С 4 Н 10

С 5 Н 12

N 2

CO 2

H 2 S

СО

Н 2

Н 2 О

Бухара-Урал

94,9

3,2

0,4

0,1

0,1

0,9

0,4

–

–

–

–

3. Проверочный расчет горелки

Рассчитываем теоретически необходимое количество воздуха

= 0,0476*(2*СН₄+(2+6/3)*С₂Н₆+(3+8/3)*С₃Н₈+(4+10/3)*С₄Н₁₀+(5+12/3)*С₅Н₁₂)=

= 0,0476*(2*94,9+(2+6/3)*3,2+(3+8/3)*0,4+(4+10/3)*0,1+(5+12/3)*0,1)= 9,82 м3/м³.

Определяем расход газа и воздуха при заданной тепловой мощности горелки

B_Г =N/Q_P^Н*1000000 /3600 = 11,09/8770*1000000 /3600 = 0,351 м3/с

G_В = α*V0*B_Г = 1,05*9,82*0,351 = 3,62 м3/с

Расчет площади сечения прохода воздуха, для топлива газ – это кольцевой проход между D1 и D2

F_В = ∏*(D₁²-D₂²)/4= 3,14*(0,542*0,542-0,192*0,192) = 0,2017 м2

Расчет площади сечения прохода газа – это сумма площадей газовыходных отверстий

F_Г = n*∏*d2/4= 16*3,14*0,014*0,014/4 = 0,00246м2

Определим скорость истечения газа

W_Г = B_Г / F_Г *(t_Г+273)/273 = 0,351 / 0,025*(20+273)/273 = 153 м/с

Определим скорость истечения воздуха

W_В = G_В / F_В *(t_В+273)/273 = 3,62 / 0,807*(20+273)/273 = 19,3 м/с

Определение необходимого давления газа и воздуха перед горелкой, уточняя плотность используемого газа

ρ_ГНУ=∑r_iρ_i=СН₄/100*12/22,4+С₂Н₆/100*30/22,4+ С₃Н₈/100*44/22,4+

С₄Н₁₀/100*58/22,4 + С₅Н₁₂/100*472/22,4 =

= 94,9/100*12/22,4+3,2/100*30/22,4+ 0,4/100*44/22,4+ 0,1/100*58/22,4 +

+0,1/100*472/22,4 = 0,753кг/м³

ρ_Г= ρ_ГНУ *273*(273+ t_Г) = 0,58 *273/(273+ 20) =0,702 кг/м³

ρ_В= ρ_ВНУ *273*(273+ t_В) = 1,29 *273/(273+ 20) =335,5 кг/м³

Δp_Г = ξ* ρ_Г* W_Г² /2 =1,5*0,54*15,07*15,07/2 = 12348 Па

Δp_В = ξ* ρ_В* W_В² /2 =1,5*1,202*4,81*4,81/2 = 335 Па

Определяем глубину проникновения газовых струй в поток воздуха.

Угол между направлением потока воздуха и газовых струй согласно конструкции горелки: b=90°;

Шаг между отверстиями

S=∏*D₁ /n = 3,14*0,542/16 = 0,106 м;

Относительный шаг:

S /d = 0,106/0,014 = 7,57 к = 1,75

Итак, глубина проникновения газовых струй в поток воздуха:

h = d*k*k_b* W_Г / W_В *√(ρ_Г/ ρ_В) = 0,014*1,75*sin90° *153/19,3*√(0,54/ 1,202) = 0,149 м

Диаметр расширившейся струи:

D = 0,75*h = 0,75*0,0164 = 0,111 м

Далее расчет представлен в виде таблицы

Таблица 3. Проверочный расчет горелки

				Характеристика
	CH4	94,9	%	Номинальная тепловая мощность горелки	11,09	Гкал/час
	C2H6	3,2	%	Номинальное давление топлива	19,5	кПа
	C3H8	0,4	%	Давление воздуха
	C4H10	0,1	%	первичного		кПа
	C5H12	0,1	%	вторичного		кПа
	N2	0,9	%	Коэффициент избытка воздуха	1,05
	CO2	0,4	%	Число газовыходных отверстий п
	Q^PH		ккал/м3	d		мм
				D1		мм
				D2		мм
Расчет
Теоретически необходимое количество воздуха	V0	9,8294	м3/м3
Расход газа на горелку	BГ	0,35126	м3/с
Расход воздуха на горелку	GВ	3,6253	м3/с
Площадь канала воздуха	FВ	0,2017	м2
Суммарная площадь газовыходных отверстий	FГ	0,0025	м2
Скорость истечения газа	WГ	153,14	м/с
Скорость истечения воздуха	WВ	19,294	м/с
Плотность газа при н.у.	ρГНУ	0,7535	кг/м3
Плотность газа при 20˚С	ρГ	0,702	кг/м3
Плотность газа при 20˚С	ρВ	1,2019	кг/м3
Давление газа перед горелкой	∆PГ		Па
Давление воздуха перед горелкой	∆PВ	335,57	Па
Угол между направлением потока воздуха и газовых струй	b		°
Шаг между отверстиями	S	0,1064	м
Относительный шаг	S/d	7,5977
	k	1,75
Глубина проникновения газовых струй в поток воздуха	h	0,1486
Диаметр расширившейся струи	D	0,1115
Диаметр расположения отверстий	DОТВ	0,2448
Зазор между двумя отверстиями		0,0341

4. Определение оптимальных параметров горелки

На схеме газораспределения, построенной по произведенным выше расчетам, показано, что расположение расширившихся струй газа не оптимально.

Поэтому проводим оптимизацию параметров горелки с целью получения оптимальной схемы газораспределения.

Расчеты приведены в таблице

Таблица 4. Проверочный расчет горелки с оптимальными параметрами газораспределения

				Характеристика
	CH4	94,9	%	Номинальная тепловая мощность горелки	11,09	Гкал/час
	C2H6	3,2	%	Номинальное давление топлива	19,5	кПа
	C3H8	0,4	%	Давление воздуха
	C4H10	0,1	%	первичного		кПа
	C5H12	0,1	%	вторичного		кПа
	N2	0,9	%	Коэффициент избытка воздуха	1,05
	CO2	0,4	%	Число газовыходных отверстий п
	Q^PH		ккал/м3	d	22,4	мм
				D1		мм
				D2		мм
Расчет
Теоретически необходимое количество воздуха	V0	9,8294	м3/м3
Расход газа на горелку	BГ	0,35126	м3/с
Расход воздуха на горелку	GВ	3,6253	м3/с
Площадь канала воздуха	FВ	0,2017	м2
Суммарная площадь газовыходных отверстий	FГ	0,0063	м2
Скорость истечения газа	WГ	59,82	м/с
Скорость истечения воздуха	WВ	19,294	м/с
Плотность газа при н.у.	ρГНУ	0,7535	кг/м3
Плотность газа при 20˚С	ρГ	0,702	кг/м3
Плотность газа при 20˚С	ρВ	1,2019	кг/м3
Давление газа перед горелкой	∆PГ	1884,2	Па
Давление воздуха перед горелкой	∆PВ	335,57	Па
Угол между напрвлением потока воздуха и газовых струй	b		°
Шаг между отверстиями	S	0,1064	м
Относительный шаг	S/d	4,7485
	k	1,75
Глубина проникновения газовых струй в поток воздуха	h	0,0929
Диаметр расширившейся струи	D	0,0697
Диаметр расположения отверстий	DОТВ	0,3562
Зазор между двумя отверстиями		0,0003

5. Выводы

Для горелки РГМГ-10 с учетом исходных данных оптимальная схема газораспределения получается при диаметре газовыпускных отверстий:

d = 22.4мм

Дата добавления: 2015-08-27