3.2. Основные положения аэродинамического расчета

Целью аэродинамического расчета теплогенерирующей установки (расчетов тяги и дутья) является определение производительности тяговой и дутьевой системы и перепада полных давлений в газовом и воздушном трактах.

Производительность тягодутьевой системы (расход воздуха и газов) Q м³/час определяется по данным теплового расчета для номинальной нагрузки теплогенератора.

Перепад полных давлений на участках тягодутьевого тракта ∆Pn, Па – определяется как сумма сопротивления трения ∆Pтр и местных ∆Pм за вычетом самотяги Рс:

∆Pn=∆Pтр+∆Pм-Рс, Па (3.1)

Все сопротивления делятся на группы: - сопротивления трения, т.е. сопротивления при течении потока в прямом канале, в том числе при продольном омывании пучка труб;

- местные, связанные с изменением формы или направления канала, каждое из которых считается условно сосредоточенным в каком-либо одном сечении канала.

Сопротивление поперечно омываемых трубных пучков обычно не включается в местные сопротивления. Поэтому для теплогенераторов указанная классификация дополняется особым видом сопротивлений – сопротивлением поперечно-омываемых трубных пучков.

Сопротивление трение возникает при движении потока (дымовых газов, воздуха) в газовоздухопроводах, поперечно-омываемых трубчатых и пластинчатых поверхностях нагрева. При обычных аэродинамических расчетах без учета теплообмена сопротивление трения определяют по формуле:

∆Pтр=λ , Па (3.2)

где λ=ƒ(k,Rе) – коэффициент сопротивления трения;

R - коэффициент шероховатости стенок;

Rе=wdэ/ν - число Рейнольдса;

w - скорость потока, м/с;

ν - коэффициент кинематической вязкости текущей среды ,м²/с;

dэ - эквивалентный диаметр, м;

ℓ - полная длина канала, м.

Рекомендации по выбору вида функции ƒ, определению Rе, k, ν, dэ для различных случаев даются в [3].

Все местные сопротивления определяются по формуле:

∆Pм= , Па (3.3)

где , Па – величина динамического давления;

ζ - коэффициент местного сопротивления.

Величина коэффициента местного сопротивления ζ принимается в зависимости от типа местного сопротивления.

Значения ζ для основных характерных местных сопротивлений газового и воздушного трактов теплогенерирующих установок будут приведены ниже.

Подробно вопросы определения коэффициентов местных сопротивлений рассматриваются в [3], параграф 1-Г.

Сопротивление пучков труб при поперечном омывании выражаются формулой:

∆Pпоп =ζ , Па (3.4)

Значение коэффициента сопротивления ζ в этом случае зависит от количества рядов и расположения труб в пучке, а также от числа Re. Скорость потока w определяется для сжатого сечения газохода, расположенного в осевой плоскости труб.

Определение ζ для поперечного омываемых пучков труб производится в [3], параграф 1-В.

Расчет перепада давлений в газовом (включая дымовую трубу) и воздушном тракте согласно [3] ведется со следующим упрощениями.

Расчет всех сопротивлений ведется по плотности сухого воздуха при давлении 101325 Па и по скорости воздуха и газов при этом же давлении. В конце расчета при определении перепада полных давлений по тракту необходимо вносить поправку на разницу плотностей газов и воздуха при нормальных условиях и на отличие среднего эффективного давления в тракте от 101325 Па. При необходимости вводится поправка на запыленность дымовых газов (при слоевом сжигании – только для сланцев).