5 Практическая работа №2 расчет потерь давления при движении продуктов горения и размеров дымовой трубы

Цель работы: Изучить методику расчета потерь давления при движении дымовых газов по трубопроводу и определения размеров дымовой трубы.

Краткие теоретические сведения

Энергия реального газа, движущегося в потоке, не остается постоянной, т.к. часть ее расходуется на преодоление различных сопротивлений (трение о стенки канала, местные сопротивления) и переходит в тепловую энергию.

Потери давления на преодоление сопротивления сил трения по всей длине трубопровода зависят при данном расходе от характера движения газа и состояния поверхности. Величину потерь давления на трение принято выражать через скоростной напор по формуле

,

где р_тр – потери давления на трение, Па;

 - коэффициент, зависящий от материала и степени его шероховатости: для кирпичной кладки -  = 0,1…0,005; для металлических труб -  = 0,05;

l – длина участка, для которого определяется сопротивление, м;

d – диаметр рассматриваемого участка, м;

w₀ – скорость газа, отнесенная к стандартным условиям, м/с;

₀ – плотность газа при стандартных условиях, кг/м³;

Т_ср – средняя температура газа на рассматриваемом участке, К.

К местным сопротивлениям относятся любые конструктивные элементы печи и воздухопровода, вызывающие изменение направления или скорости движения газового потока. Потери давления на местные сопротивления определяются по формуле:

,

где р_м.с. – потери давления на местные сопротивления, Па;

 - коэффициент местного сопротивления;

Т – температура газа у местного сопротивления, К.

Значения коэффициентов местных сопротивлений определены экспериментально и для ряда характерных случаев приведены в соответствующих таблицах далее по тексту.

При движении по трубопроводам в результате теплоотдачи происходит охлаждение продуктов горения. Практикой установлено, что на каждый погонный метр длины трубопровода продукты горения охлаждаются на 1-3С. Скорость движения дыма на отдельном участке может быть определена из условия неразрывности потока, которое выражается формулой:

,

где w₁ и w_n – скорость на 1-м и п-м участках, м/с;

F₁ и F_n – площадь сечения 1-го и п-ого участка, м².

Задание

Определить потери давления при движении дымовых газов по трубопроводу, схема которого приведена на рис. 5.1. Варианты заданий приведены в табл.5.1 - 5.4.

Порядок выполнения расчета

1 Определение некоторых линейных размеров дымового тракта, м.

а) Длина расширяющейся части диффузора l₂ определяется из условия, что

,

откуда

б) Длина сужающейся части конфузора l_б определяется из формулы

откуда

в) Для определения длины участка с плавным поворотом радиусом R необходимо предварительно определить радиус R из отношения (табл.5.2).

Длина дуги l₁₀ определяется по формуле

.

г) Средний диаметр на II участке определяется по формуле

Аналогично определяется диаметр на VI участке:

Диаметр на VIII, IX, X, XI и XII участках не изменяется и равен:

2 Определение температуры дымовых газов на отдельных участках трубопровода, ⁰С

а) Температура дыма в конце I участка

,

где t_q – температура дыма на входе в I участок, С;

l₁ – длина участка, м;

t – падение температуры на 1 м длины трубопровода, С/м, в нашем случае t=2 С/м.

б) Средняя температура на I участке

.

в) Температура дыма в конце II участка

.

г) Средняя температура дыма на II участке

.

Аналогично определяется температура дымовых газов на остальных участках дымового тракта. Данные расчета по остальным участкам представить в форме табл.5.3.

Таблица 5.3 – Температура дыма по участкам газопровода, С

III участок		…		XII участок