3.6. Расчет воздушного тракта

Расчет воздушного тракта, как и газового, ведется на номинальную нагрузку теплогенератора. Все исходные данные: температура воздуха, живое сечение и средняя скорость воздуха в воздухоподогревателе и т.п. поднимаются из теплового расчета или определяются по нормативному

Так же, как и для газопроводов, при разработке компоновки теплогенерирующей установки большое внимание должно быть уделено рациональной трассировке и компоновке воздушного тракта.

Воздуховод обычно выполняется стальным или круглого прямоугольного сечения. Так же, как и для газопроводов, желательное применение воздуховодов круглого сечения на достаточно протяженных участках. Размеры этих воздуховодов должны принимается из расчета соблюдения экономических скоростей воздуха, обеспечивающих минимум суммарных эксплуатационных затрат. Рекомендации по выбору оптимальных скоростей в воздуховодаххолодного и горячего воздуха приводятся в п. Ш-10 [3]. Для ориентировочных подсчетов можно принять для воздуховодов холодного воздуха Wэк=8-12 м/с, для горячего воздуха (после воздухоподогревателя) Wэк=16-18 м/с.

Пример схемы воздушного тракта приведен на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема воздушного тракта теплогенерирующей установки:

а - теплогенератор; б - воздухоподогреватель, в - дутьевой вентилятор; местные сопротивления: 1-патрубок для забора воздуха; 2-всасывающий карман; 3-диффузор; 4-10 - повороты на 90º.

(От заборного окна до воздухоподогревателя или до топочного устройства, если воздухоподогреватель отсутствует).

Количество холодного воздуха, подаваемое дутьевым вентилятором

Vхв=ВрVº(dт-∆dт+∆dвп) , м³/ч (3.30)

где - коэффициент избытка воздуха в топке;

- присос воздуха в топке;

- относительная утечка воздуха в воздухоподогревателе, принимаема равной присосу в нем по газовой стороне;

tхв - температура холодного воздуха, засасываема вентилятором из котельной, при расчете типовых конструкций принимается равной 30ºС[3]. В зависимости от местных условий tхв может приниматься другой.

Все величины, входящие в формулу (3.30), берутся из теплового расчета. Исходя из экономических скоростей воздуха сечение главного канала воздуховода холодного воздуха ƒв= , м². Диаметр воздухопровода круглого сечения d= м. Размеры прямоугольного воздухопровода а=1,2 , м; В= , м.

Так же, как и в газопроводах, в случаи округления размеров по формуле (3.27) уточняется скорость воздуха.

3.6.2. Воздухопровод горячего воздуха (в случае установки воздухоподогревателя).

Расход горячего воздуха определяется в соответствии с тепловым расчетом по формуле:

Vгв=VºВр(dт-∆dт) , м³/ч (3.31)

где tгв - температура горячего воздуха принимается непосредственно из теплового расчета.

На этот расход рассчитывается воздуховод от воздухоподогревателя до топочного устройства.

Размеры воздухопровода горячего воздуха определяются по тем же формулам, что и для воздуховода холодного воздуха.

3.6.3. Суммарное сопротивление воздушного тракта.

Суммарное сопротивление воздушного тракта состоит из:

сопротивления топочного устройства - ∆Pту

сопротивлений воздуховодов холодного и горячего воздуха

сопротивления воздухоподогревателя - ∆Pвп

∆P=(∆Pту+∆P

где ∆Pту - сопротивление топочного устройства при слоевом принимается по таблице 3.4.

Таблица 3.4.

Необходимое давление воздуха под решеткой в слоевых топках

№ Тип топки и сорт топлива Необходимое давление при ∆Pт, Па

А. Механические и полумеханические топки

1. Топка с цепной решеткой.

Бурые углы типа челябинских, А =6,5 785

Слабоспекающиеся каменные углы типа СС,

Апр=2 785

Неспекающиеся каменные углы типа Д и Г,

Апр=4 785

Антрациты АС, АМ, АРШ, АСМ 900

2. Шахтно-цепные топки.

Торф кусковой, W =45-50% 785

3. Топки с цепной решеткой и забросом топлива на

слой.

Бурые угли, каменные угли V A =4 490/590

4. Топки с шурующей планкой.

Бурые угли и каменные угли с V A =4

5. Топка с забрасывателем и неподвижным слоем.

Бурые угли 590/785*

Антрациты АС и АМ, Апр=2 980/1375*

Каменные угли с V A =4 590/785*

Антрациты АРШ, АСШ с Апр =3 980/1375*

6. Топки с наклонно-переталкивающих решетками.

Бурые угли с W ≤40%, Апр=6,5+10 590

Сланци, Апр=25 590

7. Шахтные топки.

Торф, W ≤40%, A =10% 590

8. Скорость топки.

Рубленная 690

Дробленные отходы и опилки 980

9. Топки с неподвижной решеткой и ручным забросом.

Рядовые каменные угли 785

Остальные виды топлива 980

¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

* В знаменателе - необходимое давление в воздушном коробе перед топкой для топок с ПМЗ.

При сжигании газа и мазута ∆Pту принимается как сопротивление горелки. Аэродинамические сопротивления некоторых горелок, используемых в теплогенераторах типа ДЕ, КЕ и ДКВР приводятся в таблице 3.5.

Аэродинамическое сопротивления горелочных устройств

Тип горелки ГМ-2,5 ГМ-4,5 ГМ-7 ГМ-10 ГМП-16 ГМГ-1,5 м

Аэродинамичес. сопр., Па 785 883 1080 1570 3924 1178

Тип горелки ГМГ-2м ГМГ-4м ГМГ-5м РГМГ-4 РГМГ-6,5 РГМГ-7

Аэродинамичес. сопр., Па 1178 1178 1178 980 1080 1962

∆P - сопротивление воздуховода холодного воздуха.

Расчет воздуховодов сводится к определению местных сопротивлений. Сопротивления трения при скоростях воздуха меньше 10 м/с могут не учитываться. При скоростях холодного воздуха 10-20 м/с сопротивления трения учитываются приближенно: подсчитываются сопротивления трения одного-двух наиболее длинных участков постоянного сечения и полученная величина умножается на отношение суммарной длины воздухопровода к длине рассчитываемого участка.

Сопротивление трения подсчитывается по формуле (3.2) с приближенным значением коэффициента λ=0,02 (железный нефутерованный воздуховод).

Местные сопротивления определяются так же, как и для газопроводов. Коэффициент местного сопротивления патрубка для забора воздуха можно принимать 0,2 + 0,3.

∆P - сопротивление воздухопровода горячего воздуха.

Расчет сопротивлений воздухопровода горячего воздуха ведется в соответствии со всеми упрощениями, указанными для расчета газопроводов при искусственной тяге.

∆Pвп - сопротивление воздухоподогревателя (по воздуху).

Подробно расчет сопротивлений воздухоподогревателей разных типов рассматривается в параграфе 3-Г [3].

Расчет сопротивлений трубчатых воздухоподогревателей с поперечным умыванием и поворотами воздуха вне пучка производится по формуле:

∆Pвп=K(∆Pпоп+∆Pпов) Па (3.33)

где ∆Pпоп - сопротивление поперечно омываемых трубных пучков, Па;

∆Pпов - сопротивление поворотов в перепускных коробах, Па;

K - поправочный коэффициент, принимается при числе ходов по воздуху не более двух

равным 1,05; при числе ходов больше двух - 1,15.

Сопротивление поворотов на 180º определяется как местное сопротивление по общей формуле (3.3) с коэффициентом ζ=3,5. При этом расчетное сечение (F) для определения скорости рассчитывается как средние из трех сечений: на входе (F ), на выходе (F ) и в середине поворота (F ) по формуле:

, м² (3.34)

При этом F и F принимаются без учета загромождения трубами, т.е. по размерам короба.

Сопротивление поперечно омываемых трубных пучков определяется по общей формуле (3.4), где коэффициент сопротивления гладкотрубного шахматного пучка

ζ=ζ (£ +1) (3.35)

£ - число рядов труб по глубине пучка (общее количество рядов труб по ходу воздуха);

ζ - коэффициент сопротивления, отнесенный к одному ряду пучка.

ζ определяется согласно рекомендациям п. 1-18 [3]. Для стандартных воздухоподогревателей из таблице 5-16 [7] в диапазоне скоростей воздуха 5+7 м/с и температур 90+150ºС ζ можно принимать равным 0,273.