![]() Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
![]() Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
![]() |
Газовоздушных трактов
Различие в технологическом назначении металлургических печей, а также существенная разница в их тепловой мощности, обусловленная различием мощностей технологических агрегатов, приводит к тому, что подавляющее большинство печей строится по индивидуальным проектам. Отсутствие унификации печей, различие в расположении их в цехах обусловливает индивидуальность систем разводки дымовых и газовоздушных трактов. В связи с этим при проектировании новых печей, а также при анализе тепловой работы уже действующих печных агрегатов требуется проводить аэродинамические расчеты газовоздушных и дымоотводящих систем с подбором тягодутьевых устройств.
4.1. Уравнение Бернулли и его сущность Основные закономерности движения газов описываются уравнением неразрывности и уравнениями движения. Частным случаем применения этих уравнений является уравнение Бернулли, широко использующееся для аэродинамических расчетов. Уравнение Бернулли описывает энергетическое состояние установившегося потока несжимаемого газа
где
Геометрическое давление обусловлено разностью значений плотности газа, движущегося в канале, и окружающей атмосферы. Величина его определяется положением элементарного объёма относительно некоторого нулевого уровня и указанной разности плотностей:
где Н - расстояние по вертикали или разность уровней канала по высоте, м; g - ускорение свободного падения, м/с2;
где
Избыточное пьезометрическое давление представляет собой разность давления газа, находящегося в канале (Р), и давления окружающей среды (Рат):
Сумма пьезометрического и геометрического давления есть статистическое давление, представляющее собой давление газа, находящегося в сосуде, и характеризует потенциальную энергию потока газа. Динамическое (скоростное) давление представляет собой давление, оказываемое движущимся газовым потоком на поверхность, перпендикулярную к оси движения потока, и характеризует удельную кинетическую энергию потока
Вязкая жидкость при движении испытывает сопротивление как за счет шероховатости стенок канала, так и за счет трения между слоями жидкости, движущимися с различной скоростью. В соответствии с этим полное давление по длине струйки будет изменяться (рис. 4.1), а в уравнение Бернулли вводится поправка (
4.2. Потери давления при движении жидкости в каналах и трубах
Потери давления - это потери энергии потока при движении газов по трубам и каналам, расходуемой на трение о стенки канала и преодоление местных сопротивлений. Потерянная часть энергии (
4.2.1. Общие методические указания о расчете потерь давления Потеря давления представляет собой разность полных давлений на рассматриваемых участках трубопроводов или каналов (рис.4.2) и на основании уравнения Бернулли может быть записана
Рис. 4.2. К вопросу определения потерь давления
Потерю давления рассчитывают по формуле
где Основной трудностью расчета потерь давления является определение именно этих коэффициентов, представляющих собой отношение потерянного давления к динамическому на данном участке.
Коэффициенты
4.2.2. Потери давления на трение Как следует из уравнений (4.5) и (4.9), потери давления на трение могут быть определены по формуле
Коэффициент потери динамического давления
где m - коэффициент трения. Эквивалентный гидравлический диаметр канала любого сечения равен отношению учетверенной площади сечения канала (4F) к его периметру Р, т.е.
При этом следует учитывать, что эквивалентный диаметр системы равных параллельных каналов равен диаметру одного канала. Коэффициент трения зависит от физических свойств потока, от характера движения газа (ламинарный или турбулентный), его скорости и шероховатости стенок канала. При ламинарном движении все частицы газа движутся параллельно оси канала и в этом случае бугорки шероховатости находятся в пристеночном подслое, а следовательно, возмущений потока, связанных с неровными стенками канала, не наблюдается. То есть разница в сопротивлениях каналов, отличающихся только шероховатостью, отсутствует. В этом случае
где А - коэффициент формы сечения канала (табл.4.1) [4.1]
Таблица 4.1 Значения эквивалентного диаметра
При увеличении скорости потока движение частиц жидкости переходит в вихревое (турбулентное), и при Таблица 4.2 Средние значения неравномерной шероховатости поверхности стенок труб и каналов
При турбулентном движении в пределах изменения 2300<
каналов – по формуле Блазиуса – для шероховатых металлических каналов – для кирпичных каналов При значениях числа Rе >100000 справедлива формула Никурадзе
При наличии данных о состоянии поверхности каналов наиболее точные результаты можно получить по универсальной формуле А.Д.Альтшуля [4.2]
где e - относительная шероховатость, представляющая собой отношение абсолютной шероховатости (средней высоты выступов) стенки к внутреннему диаметру трубопровода. В приближенных расчетах средние значения m можно принимать в соответствии с данными табл. 4.3. Таблица 4.3 Средние значения m для различных каналов
4.2.3. Потери давления на местных сопротивлениях
К местным сопротивлениям относятся те конструктивные элементы печи, воздухопроводов, дымового тракта и т.д., в которых происходит изменение направления движения газового потока, изменение его скорости или изменение направления и скорости одновременно. Как уже указывалось, потери давления на местных сопротивлениях рассчитываются по формуле
Коэффициент местного сопротивления Потери давления, обусловленные ускорением (замедлением) потока вследствие изменения объема теплоносителя при постоянном сечении канала:
где W01, W02, p01, p02 - скорости и плотности газа при нормальных условиях соответственно во входном и выходном сечениях канала; t1 и t2 - действительные температуры газа в тех же сечениях.
4.2.4. Потери давления на преодоление геометрического давления Геометрическое давление 4.3. Выбор оптимальных скоростей потоков. С аэродинамической точки зрения промышленная печь может быть разделена на три участка (рис.4.3): 1. Воздушный тракт, по которому воздух к топливосжигающим устройствам подается под давлением, развиваемым вентилятором или инжектором. 2. Рабочее пространство, давление в котором желательно поддерживать как можно ближе к ± 0. Это обеспечивает минимальные подсосы холодного воздуха и снижение потерь теплоты с выбивающимися газами. 3. Дымовой тракт, на котором дымовые газы движутся за счет разрежения, создаваемого тяговыми устройствами (дымовая труба, эксгаустер, эжектор). В аэродинамических расчетах сопротивлением рабочего пространства печи пренебрегают, так как считается, что оно преодолевается за счет кинетической энергии факела; обычно расчету подвергают лишь дымовой и воздушный тракты. Как видно из формул (4.10) и (4.17), основное влияние на сопротивление канала оказывает скорость потока (квадратичная зависимость). Поэтому увеличение скорости потоков требует увеличения затрат энергии и мощности тягодутьевых средств. К тому же следует учесть, что увеличение разрежения в дымовом тракте свыше 200 Па повышает подсосы, снижающие тягу и ухудшающие работу печи. При разрежениях более 300 – 400 Па требуется устраивать особо плотные борова и газоходы, а в некоторых случаях даже сварные газоходы, футерованные изнутри кирпичом.
Уменьшение же скорости потока требует увеличения проходных сечений каналов и приводит к повышению капитальных затрат на сооружение печей. Поэтому при расчетах обычно пользуются данными, установленными многолетней практикой эксплуатации печей (табл. 4.4).
Таблица 4.4 Рекомендуемые скорости потоков в трубопроводах [4.4]
При проектировании дымоходов особое внимание обращают на их размеры. Сечение (размеры) дымоходов определяют, задаваясь допустимой средней скоростью движения газов: 1,5 - 3,0 м/с (нижний предел при температуре 600 - 8000С и верхний - при температуре 300 – 4000С). Минимальное сечение газоходов составляет 600х600 мм (исходя из условий возможности их чистки) [4.4]. Средняя скорость потока в канале (м/с) рассчитывается по формуле
где F - площадь сечения канала, перпендикулярная потоку, м2.
4.4. Учет подсосов и снижения температуры отходящих газов по дымовому тракту Как показывает эксплуатация дымоходов, по пути движения дымовых газов их количество увеличивается. Это происходит вследствие подсосов холодного воздуха через неплотности шиберных устройств, кладки, теплообменных устройств и т.д. По нормам проектирования котельных агрегатов учитывают подсос воздуха, равный 5% к объёму проходящих газов на каждые 10 м длины кирпичного борова [4.4]. Приближённые значения подсосов воздуха n на некоторых участках дымового тракта по данным Стальпроекта (нормаль МГ10-64) представлены в табл. 4.5.
Таблица 4.5 Подсосы воздуха на участках дымового тракта
Из-за подсосов холодного воздуха и потерь теплоты через стенки дымоходов происходит снижение температуры дымовых газов. Это снижение необходимо учитывать при определении плотности дымовых газов по тракту. Снижение температуры выбирается по практическим данным в соответствии с табл. 4.6.
Таблица 4.6 Снижение температуры при движении газа по дымоходу [4.5]
4.5. Методические указания и расчет дымовой трубы Удаление дымовых газов из рабочего пространства печи осуществляется за счет естественной тяги или искусственной вентиляции с помощью эксгаустеров и дымососов. Естественная тяга создается с помощью дымовой трубы, высота и площадь поперечного сечения которой зависит от количества выбрасываемых газов и потерь давления при прохождении газов из печи через систему дымовых каналов Действительные разрежения
В связи с этим действительное разрежение
В соответствии с этим высоту дымовой трубы (м) определяют по формуле
где
По данному уравнению определить действительную высоту нельзя из-за отсутствия данных по Величина tу определяется следующим образом:
где кирпичные трубы металлические футерованные трубы металлические без футеровки Определение ориентировочной высоты трубы
Таблица 4.7 Средние значения температуры воздуха tв для различных климатических поясов
Внутренний диаметр устья выбирают, задаваясь скоростью при выходе Внутренний диаметр основания трубы
При этом наружный уклон конического ствола делают от 0,01 до 0,03. После этого проводят уточненный расчет высоты дымовой трубы и, если расхождение рассчитанного значения с ориентировочным значением не превышает ± 5%, расчет считается законченным. В противном случае расчет повторяют, задаваясь другим, более близким значением высоты трубы При расчете высоты трубы необходимо учесть и санитарно-гигиенические требования, предъявляемые при проектировании промышленных предприятий, а именно: - минимальная высота трубы должна быть не менее 16 м; - при расположении трубы ближе, чем на 100 м от зданий, высота ее должна быть на 5 м выше колена крыши здания; - высота дымовой трубы, через которую эвакуируются дымовые газы от печей мощностью до 120 МВт, должна быть не менее 30 м, а при тепловой мощности печей 120 – 400 МВт – не менее 45 м. Если в радиусе 200 м от дымовой трубы расположены здания высотой 15 м и выше, высота ее, независимо от тепловой мощности, должна быть не менее 45 м. При повышенном содержании в дымовых газах сернистых, фтористых, мышьяковистых и других вредных для живых организмов веществ, высота дымовой трубы должна быть не менее 100 м. . Библиографический список к п.4 4.1. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.;Л.: Госэнергоиздат, 1960. 4.2. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика М.: Стройиздат, 1975. 4.3 Казанцев Е.И. Промышленные печи. М.: Металлургия, 1975. 4.4 Китаев Б.И. и др. Теплотехнические расчеты металлургических печей. М.: Металлургия, 1970. 4.5. Скворцов А.А., Акименко А.Д., Кузелев М.Я. Нагревательные устройства. М.: Высш. шк., 1965.
|