4.4. Аэродинамический расчет котельной

4.4.1. Исходные данные для подбора вентилятора

Производительность вентилятора, м³/с:

,

где 1,1 – коэффициент, учитывающий утечки в воздуховоде; а"_т – коэффициент избытка воздуха в топке; В_р – расчетный расход топлива, кг/с; V_o – количество теоретически необходимого воздуха для сгорания 1 кг топлива при 0°С и 760 мм рт. ст. м³/с; t_xв – температура холодного воздуха,°С; t_хв=30°С; Р – барометрическое давление в районе размещения котельной, мм рт. ст. Разница между Р и Р_о – 760 мм рт. ст. – обычно мала и поэтому поправку на давление 760/P принимают равной единице.

м³/с

Напор, развиваемый вентилятором, численно больше величины гидравлического сопротивления всасывающей трубы вентилятора:

,

где Σξ – сумма коэффициентов сопротивлений всасывающей трубы; W_вс.тр – скорость воздуха в трубе, м/с; р_в – плотность воздуха при t_xв, кг/м³.

Скорость воздуха принимают 5–10 м/с. Исходя из принятого значения скорости, определяют площадь сечения воздуховода, м²:

м²

Сумма коэффициентов сопротивлений воздуховода

,

где ξ_вх= 0,5 и ξ_вых= 1 – соответственно значения коэффициентов входа и выхода; ξ_пов – значения коэффициента при поворотах.

4.4.2. Расчет гидравлического сопротивления воздушного короба

Расчет производят аналогично расчету гидравлического сопротивления всасывающей трубы. Скорость воздуха в коробе принимают также равной 5–10 м/с. Размеры короба, его конфигурацию определяют из компоновки котельной, поскольку он размещен между вентилятором и горелками котла.

м²

Па

4.4.3. Подбор вентилятора

Гидравлическое сопротивление воздушного тракта, Па:

S_вт = ΔS_вс.тр + S_вк + S_г ,

где S_вк – гидравлическое сопротивление воздушного короба, Па; S_г – гидравлическое сопротивление топочного устройства: горелки при сжигании газа (S_г = 1000–1200 Па).

S_вт = 110,6 + 46,5 + 1100 = 1257,1 Па

Мощность на привод вентилятора, кВт:

,

где η_вепт – КПД вентилятора при полном давлении.

Тип вентилятора выбирают по производительности и полному напору. При этом производительность, м³/ч, определяют с пересчетом:

V'_в = 3600 ·V_в ;

V'_в = 3600 ·1,9 = 6840 м³/ч

соответственно напор, МПа:

кВт

4.4.4. Подбор дымососа.

Количество уходящих газов, м³/с:

где V_ух – объем продуктов сгорания, покидающих котел, м³/кг; t_ух – температура уходящих газов,°С.

м³/с

Напор, создаваемый дымососом, Па:

S_д ≥ S_к + S_эк + S_б + S_д.тр – h_c ,

где S_к , S_эк, S_б, S_д.тр – гидравлическое сопротивление газового тракта котла (табл. 2.3), экономайзера, борова уходящих газов, дымовой трубы, Па; h_c – самотяга дымовой трубы.

Гидравлическое сопротивление экономайзера, Па:

Здесь ρ_ух – плотность уходящих газов при t_ух :

,

где ρ₀ = 1,3 кг/м³; сумма коэффициентов гидравлических сопротивлений экономайзера,

кг/м³

Σξ_эк = ξ_вх+ ξ_вых + ξ_ряда · n₁ + ξ_пов · n₂ ,

где ξ_ряда – коэффициент гидравлического сопротивления одного ряда труб экономайзера (ξ_ряда= 0,5); n₁ – число рядов труб по ходу газов; n₂ – число поворотов по ходу газов (на 180°) в газоходе экономайзера.

Σξ_эк = 0,5+1 + 0,5 · 2 + 2 · 2 = 5,5

Па

Гидравлическое сопротивление дымовой трубы, Па:

,

где λ – коэффициент сопротивления трения; i – постоянная конусность внутренней поверхности верха трубы (i = 0,01– 0,05); W_o – скорость газов на выходе из дымовой трубы, рекомендуется 6 – 8 м/с.

Па

При выборе дымовых труб для котельных, работающих на газе, расчетной величиной является H_3min, м.

К установке принимают трубы из кирпича и железобетона, имеющие следующие диаметры (устья) выходных отверстий, м: 1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 3,0; 3,6; 4,2; 4,8; 5,4; 6,0; 6,6; 7,2; 7,8; 8,4; 9,0; 9,6. Высоту дымовых труб принимают: 30,0; 45; 60; 75; 90; 120; 150 и 180 м.

Самотяга дымовой трубы при движении газов снизу вверх имеет противоположный знак по сравнению с ее сопротивлением. Абсолютное значение самотяги, Па:

h_с = H_тр· q(ρ_в – ρ_ух),

где q – ускорение свободного падения.

h_с = 45· 9,8(1,3 – 0,82) = 195 Па

Во избежание проникновения дымовых газов в толщу конструкций кирпичных и железобетонных труб не допускается положительное статическое давление на стенки газоотводящего ствола. Для этого определяющий критерий должен быть меньше 10.

Определяющий критерий

,

где d₀ – внутренний выходной диаметр трубы; h₀ – динамический напор, создаваемый продуктами сгорания в выходном сечении трубы, Па:

,

Па

- условие выполняется

Производительность дымососа с запасом 20%, м³/с

м³/с

Мощность, потребляемая на привод дымососа, кВт:

,

где 1,2 – коэффициент запаса; η_дым – КПД дымососа.

кВт

Выбираем дымосос ДН - 24