3.5. Расчет газового тракта

Расчет газового тракта ведется на номинальную нагрузку теплогенератора.

Газовое сопротивление теплогенерирующей установки (от топки до выхода газов из дымовой трубы) определяется с учетом поправок,

∆P2=(∆Pтг+∆Pж+∆Pвп+∆Pзу+∆Pб+∆Pд.тр) х Па (3.15)

х М

где Рбар – среднее барометрическое давление, Па, которое зависит от высоты расположения котельной над уровнем моря, Н, м.

График зависимости Рбар от Н см.рис. 2-6 [3]. Если Н не превышает 200 м, понижение барометрического давления можно не учитывать, т.е. принимается Рбар=101325 Па.

М – поправка на разность плотностей М ;

∆Pтг – суммарное газовое сопротивление теплогенератора, которое складывается из сопротивления поперечно-омываемых труб, сопротивления трению в продольном омываемых пучках и сопротивления поворотов газов внутри пучков или вне их.

Согласно[9] газовое сопротивление серийно выпускаемых теплогенераторов следует принимать по данным заводов-изготовителей.

Данные о газовом сопротивлении некоторых теплогенераторов приводится нижев таблицах 3.1., 3.2., 3.3.

Таблица 3.1.

Аэродинамические характеристики парогенераторов серии КЕ

Тип парогенератора	К-2,5	КЕ-4	КЕ-6,5	КЕ-10	КЕ-25
Аэродинамическое сопротивление ∆P тг, Па	146	140	150	270	650

Таблица 3.2.

Аэродинамические характеристики парогенераторов серии ДЕ

Тип парогенератора	ДЕ-4	ДЕ-6,5	ДЕ-10	ДЕ-16	ДЕ-25
Аэродинамическое сопротивление ∆P тг, Па	191	555	1220	916,8	1533

Таблица 3.3.

Аэродинамические характеристики парогенераторов серии ДКВР

Тип парогенератора		ДКВР-4-13	ДКВР-6,5-13	ДКВР-10-13
Аэродинамическое сопротивление, Па	При номинальной производительности (тв. топливо)	167	196	295
	При повышенной производительности (топливо газ, мазут)	265	295	490

Так как в парогенераторах типов ДЕ, КЕ, ДКВР пароперегреватели установлены вместо пучков конвективных труб первого газохода, то аэродинамическое сопротивление пароперегревателя отдельно не рассчитывается. Считается, что установка пароперегревателя не изменяет газовое сопротивление парогенератора.

Для теплогенераторов нетиповых конструкций аэродинамическое сопротивление следует рассчитывать согласно [3].

∆Pд.тр – аэродинамическое сопротивление дымовой трубы, Па, принимается из расчета дымовой трубы;

∆Pзу – аэродинамическое сопротивление золоуловителя, Па, принимается из расчета золоуловителя. При отсуствии золоуловителя ∆Pзу=0.

Сопротивление экономайзера как пучка, Составленного из поперечно омываемых ребристых труб, рассчитывается по общей формуле (3.4).

∆Pэк=ζ , Па (3.16)

где Wэк – средняя скорость дымовых газов в экономайзере – принимается из теплового расчета экономайзера, м/с;

ρ – плотность прт средней температуре дымовых газов в экономайзере, кг/м³. Средняя температура дымовых газов в экономайзере принимается из теплового расчета экономайзера;

ζ – коэффициент сопротивления, принимается согласно рекомендациям параграфа 1-В [3].

Для типового чугунного экономайзера ВТИ, ЦККБ и ЦКТИ согласно[3] коэффициент сопротивления можно принимать

ζ=0,5*Z2 (3.17)

где - число рядов труб экономайзера по ходу газов (из теплового расчета);

∆Pвп - аэродинамическое сопротивление воздухоподогревателя, Па.

Для трубчатых воздухоподогревателей сопротивления складывается из сопротивления трения в трубах и сопротивления входа в трубы и выхода из них.

Скорость в трубах и температура потока для расчета принимаются средние для воздухоподогревателя (из теплового расчета).

∆Pвп= [m (ζвх+ζвых)+ , Па (3.18)

где ℓ - длина труб воздухоподогревателя, м;

ζвх и ζвых – определяются в зависимости от отношения суммарной площади живого сечения трубы к площади живого сечения газохода до и после воздухоподогревателя по рис. УП-11[3];

m – количество последовательно-расположенных по ходу газов отдельных кубов воздухоподогревателя (число ходов по ходу газов),из теплового расчета.

Сопротивление трения определяется по рис. УП-4 [3].

При курсовом проектировании для стандартных воздухоподогревателей с трубками диаметром 40x1,5мм (табл. 5-16) – dэ=0,037 м, для скоростей дымовых газов 10-14 м/с и температур в диапазоне (200 - 300°С) можно принять:

ζвх = 0,28; ζвых = 0,37; λ = 0,037 (3.19)

∆Pб – суммарное сопротивление стальных газопроводов и кирпичных боровов состоит из сопротивления трения и местных сопротивлений

∆Pб= ∆Pтр+ ∆Pм, Па (3.20)

При разработки компоновки теплогенерирующей установки большое внимание должно быть уделено рациональной трассировки и компоновке газопроводов (боровов) и их узлов. Простота схемы является важным фактором, способствующим повышению надежности и экономичности установки.

Схемы газопроводов должна выполнятся так, чтобы сопротивление основного потока газов, определяющее необходимое давление дымососа, было минимальным при оптимальных значениях скоростей. Подробные рекомендации по выбору оптимальных скоростей приводятся в п.Ш-10 [3] Для ориентировочных подсчетов можно считать экономическим (оптимальными) скорости: для стальных газопроводов - 8-12 м/с, для кирпичных боровов - 4-6 м/с.

Пример схемы газопроводов приведен на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Схема газового тракта теплогенерирующей установки:

а - теплогенератор;б - воздухоподогреватель (экономайзер); в - золоуловитель; г - дымосос; д - дымовая труба.

Местные сопротивления: 1-9, 13 - повороты на 90º; 10 - всасывающий карман; 11 - диффузор; 12 - поворот на 45º; 14 - вход в дымовую трубу; 15 - шифер.

Газопроводы на участке «воздухоподогреватель - золоуловитель» рассчитываются по расходу и температуре газов у дымососа. При отсутствии золоуловителей газопроводы от воздухоподогревателя до дымовой трубы рассчитываются по температуре и расходу газов у дымососа.

Секундный расход газов у дымососа рассчитывается по формуле:

Vq=Bp(Vyx + ∆dVº) , м³/с (3.21)

где В_p - расчетный расход топлива ( кг/ч или нм³/ч );

V_yx - объем дымовых газов на 1 кг (нм³) топлива при (из теплового расчета);

Vº - теоретический объем воздуха, м³/кг;

tg - температура газов у дымососа, Cº;

∆ - присос воздуха в газопроводах за воздухоподогревателем.

Присосы воздуха за воздухоподогревателем принимаются 0,01 на каждые 10 м длины стальных и 0,05 на каждые 10 м длины кирпичных газопроводов. Для золоуловителей присос равен 0,05.

Температура газов у дымососа при ∆ ≤0,1 принимается равной температуре газов за воздухоподогревателем (t yx из теплового расчета).

При ∆ ≤0,1 она определяется по приближенной формуле:

tg= , C (3.22)

На коротких участках газового тракта сечения газопроводов и, следовательно, скорости в них обычно определяются присоединительными размерами элементов оборудования, расположенных на этих участках. Но для участков достаточно большое протяженности следует принимать экономические скорости, о которых говорилось выше.

Сечение газопровода (отдельно для стальных и кирпичных боровов) определяется по формуле:

, м (3.23)

где Vg - секундный расход дымовых газов для данного участка (Vyx или Vg ), м³/с;

Wэк - экономическая скорость, м/с.

Диаметр стального газопровода определяется по формуле (для круглого сечения):

d= , м (3.24)

Размеры прямоугольного газопровода (стального или кирпичного) определяются по формулам:

h=1,2 , м (3.25)

, м (3.26)

где h - высота канала;

в - ширина канала.

В случае округления размеров (или при заданных размерах) следует уточнять скорость по формуле:

= , м/с (3.27)

Согласно п. Ш-4 [3] и п. 7-9 [9] на длинных участках внутри котельной рекомендуется принимать остальные газопроводы круглого сечения.

Котельные газопроводы имеют, как правило , большое сечение и сравнительно небольшую длину. Вследствие этого относительная длина ℓ/dэ и, следовательно, сопротивление трения в них незначительное и общее сопротивление в них определяется в основном местными сопротивлениями. Поэтому при скоростях газов, меньше 25 м/с, сопротивление трения рассчитывается только для одного-двух наиболее длинных участков постоянного сечения, и полученная величина умножается на отношение суммарной длины газопровода к длине рассчитанных участков. Расчет сопротивления трения ведется по формуле (3.2). При W≤15 м/с и ℓ≤100 и коэффициент λ можно принимать для стальных нефутерованных газопроводов равным 0,02, для стальных футерованных и кирпичных при dэ≥0,9 м , λ=0,03, при dэ<0,9, λ=0,04.

Значение ∆Pтр, определенное согласно вышеизложенным рекомендациям, подставляется в формулу (3.23) для определения ∆Pб.

Потери давления в местных сопротивлениях ∆Pм определяются по общей формуле (3.3) согласно рекомендаций параграфа 2-ж [3]. Для каждого местного сопротивления определяется его коэффициент местного сопротивления ζ и умножается на динамический напор при скорости, к которой отнесен ζ. Затем потери давления во всех местных сопротивлениях суммируются:

, Па (3.28)

где і =1,2,…, n, а

n - общее количество местных сопротивлений.

Приведем значение или способы определения для некоторых наиболее характерных местных сопротивлений газового тракта с учетом рекомендуемых [3] упрощений. Для любых плавных поворотов на 90º ζ=0,3. Для углов поворота, отличных от 90º ζ, пересчитывается пропорционально углу (ζ

Для плотности открытого шибера (поворотного клапана) ζ=0,1.

Коэффициент местного сопротивления всасывающего кармана дымососа ζ=0,2.

Диффузор за дымососом выбирается таким, чтобы его коэффициент сопротивления не превышал ζ=0,2-0,25 (согласно п. Ш-17 [3]).

Коэффициент местного сопротивления типового входа в трубудля ориентировочных расчетов можно принимать ζ=1,1.

Перепад полных давлений по газовому тракту при уравновешенной тяге рассчитывается по формуле:

∆Pn=P"т+∆Pг-Рсам, Па (3.29)

где P"т - разрежениена выходе из выходе из топки, необходимое для предотвращения выбивания газов; обычно принимают P"т=20+30 Па;

Рсам - суммарная самотяга газового тракта, Па, с соответствующим знаком;

∆Pг - суммарное сопротивление газового тракта, определенное по формуле (3.19), Па.