41. Аэродинамика. Условия устойчивости движения газа в ту

Перемещение газов в тепловых установках осущест­вляется под действием дутьевых или вытяжных устройств. Поскольку в большинстве установок в качестве рабоче­го агента используют продукты горения топлива, то большинство установок работает с использованием вы­тяжных устройств. Различают два вида тяги: естествен­ную и искусственную.

Естественная тяга. Естественная тяга создает­ся дымовыми трубами и определяется ее высотой, температурой отрабо­танного теплоносителя и температурой окружающего воздуха у выхлопного конца трубы. Чем выше труба и температура отходящих газов и чем меньше температу­ра окружающего воздуха, тем больше создаваемое тру­бой разрежение.

Естественный напор — тягу, создаваемую дымовой трубой, можно определить по формуле h=gH(ρ_в-ρ_от)

Часть этого естественного напора расходуется на создание скорости газов при выходе из трубы. Потери давления на создание этой скорости подсчитывают по формуле h_д= ω²*ρ/2

Кроме этого, часть разрежения, создаваемого трубой (давление, развиваемое трубой), затрачивается на прео­доление сопротивления трения отработанного теплоно­сителя о стенки трубы, которое может быть рассчитано по формуле h_тр=(ω²*ρ_от*Н*λ)/2D_ср

Отсюда давление, создаваемое трубой у ее основания (разрежение), будет

h_p= gH(ρ_в-ρ_от)- (ω²*ρ_от)/2-(ω²₁*ρ_от*Н*λ)/2D_ср

где Н — высота трубы; ρ_в и ρ_от — соответственно плотность окру­жающего воздуха и отработанного теплоносителя; ω и ω₁ — соот­ветственно средняя скорость отработанного теплоносителя в трубе и скорость при выходе из трубы (принимается 4—5 м/с); D_CP — диаметр трубы в среднем (по высоте) сечении трубы.

Искусственная тяга. Искусственная тяга создается вентиляторами, дымососами и эжекторами.

Эжекционные устройства применяют в сушильных установках и печах для создания циркуляции, подачи и отбор теплоносителя при температурах выше 250 °С там, где становится затруднительной работа вентиляторов. При температурах ниже 250 °С применяют различные вентиляторы.

Э жекторами или струйными аппаратами называют такие, в которых за счет смешения двух потоков с разными энергиями и давлениями образуется общий поток с промежуточными значениями энергии и давлений. Из сопла 1 с определенной скоростью w₁ и определенным давлением Р₁ вытекает струя теплоносителя или воздуха, которая через патрубки 2 засасывает (эжектирует) определенное количество другого теплоносителя, эжектируемого со скоростью w в патрубках. В камере 3 вследствие ее су­жения у выходного конца смешиваются два теплоноси­теля и смесь выбрасывается через диффузор 4.

Для того чтобы эжектируемый теплоноситель про­ник в патрубки, ему необходимо преодолеть опреде­ленное сопротивление. Это сопротивление определяется разностью давлений между давлением внутри камеры смешения Р_к и давлением в окружающей эжектор среде Рос (давлением, расходуемым на сопротивление патрубков 2 пренебрегаем). Тогда эту разность давлений мож­но представить в виде

∆Р = Р_К-Р_0С.

Разность давлений ∆Р преодолевается струей эжек­тирующего теплоносителя и уменьшает силу давления, которую бы могли развивать газы внутри диффузора.

Наиболее широко для перемещения теплоносителей в тепловых установках применяют вентиляторы. Венти­ляторы делят на осевые и центробежные.

Осевые состоят из корпуса, рабочего колеса, снабжен­ного лопастями, и электродвигателя.

При вращении рабочего колеса лопасти захватывают теплоноситель и перемещают его вдоль оси корпуса. Вследствие низкого сопротивления, оказываемого вен­тилятором потоку теплоносителя и незначительных по­терь на трение о лопасти, коэффициент полезного дей­ствия осевых вентиляторов высок и достигает 0,7—0,75. Максимальный развиваемый напор невелик и составля­ет 250—350 Па.

Ц ен­тробежные вентиляторы. Эти вентиляторы соответственно рассчитаны на создание давле­ния 1000, 2000 и 2000—10000 Па и имеют различную производительность по воздуху или теплоносителю. Он состоит из кожуха спиральной формы 1, внутри которого вращается колесо 2 с лопатками 3. Колесо укреплено на валу 4, посредством которого приводится во вращение от электропривода. Вентилятор имеет всасывающий патрубок 6 и патрубок для подачи или выброса теплоносителя 5. Воздух или теплоноситель при вращении колеса с лопатками под действием центробежной силы отбрасывается от центра к поверхности кожуха и через отверстие 5 выбрасывается. Внутри вентилятора при этом создается разрежение, вследствие чего новые порции свежего теплоносителя засасываются в патрубок 6.

Вентиляторы как осевые, так и центробежные при работе создают в сети статическое и динамическое давление, сумма которых равна полному напору. За счет статического давления преодолевается сопротивление трубопроводов и установок. Динамическое давление представляет собой скоростной напор, определяющий скорость движения теплоносителя в каналах и установ­ках