Методичні вказівки до виконання практичної роботи

1. Тепловий розрахунок інжекційного пальника низького тиску

Метою теплового розрахунку є визначення необхідних кількостей газу і повітря для роботи газового приладу в номінальному режимі. Його виконують у такій послідов­ності:

1. Визначають теплопродуктивність газопальникового пристрою:

, кВт ( 1.1.)

де Q - теплова потужність приладу, кВт (приймається за даними додатка 12 ) [1];

η - коефіцієнт корисної дії.

2. Обчислюють витрату газу:

, м³/год ( 1.2.)

де Q^Н_Р- нижча теплота спалювання газу ( додаток № 14) [2], МДж/м³.

3. Знаходять теоретично необхідну кількість повітря для спалювання 1 м³ газу:

, м³/м³ ( 1.3.)

а також для всієї кількості газу:

, м³/год ( 1.4.)

4. Визначають фактичний об'єм продуктів спалювання за формулою:

, м³/год ( 1.5.)

де α - коефіцієнт надлишку повітря (для різних конструкцій апаратів знаходиться у ме­жах α=1,1-1,3).

2. Конструктивний розрахунок інжекційного пальника низького тиску

Метою конструктивного розрахунку є визначення геометричних розмірів сопла і змішувача пальника.

Змішувач, як правило, складається з трьох частин:

1) конфузора, у який за рахунок кінетичної енергії газу, що витікає із сопла, надхо­дить повітря з навколишнього середовища:

2) безпосередньо змішувача, в якому відбувається змішування газу з первинним по­вітрям;

3) дифузора, де закінчується формування газоповітряної суміші і вирівнюється поле швидкостей.

Конструктивний розрахунок газопальникового пристрою виконують в такій послі­довності:

1. Визначають швидкість виходу газу із сопла:

, м/с ( 1.6.)

де Р₁ - надлишковий (манометричний) тиск газу перед соплом, Па (приймають за резуль­татами гідравлічного розрахунку внутрішньобудинкових газопроводів або згідно з завдан­ням на практичну роботу);

ΔР- перепад тиску у газопроводі перед соплом Р₁ і в топковій каме­рі газового апарата Р₂, Па (для пальників атмосферного типу ΔР =Р₁);

φ- коефіцієнт, який враховує нерівномірність розподілу швидкостей потоку газу по площі сопла, можна приймати φ =0.8;

ρ_г- густина газу, кг/м³ .

2. Знаходять площу поперечного перерізу сопла пальника:

, м² ( 1.7.)

а потім його діаметр:

, м ( 1.8.)

3. Обчислюють діаметр горловини змішувача:

, м ( 1.9.)

де α₁ - коефіцієнт надлишку первинного повітря;

S=ρ_п/ρ_г - коефіцієнт інжекції;

ρ_п - густина повітря, кг/м³ ;

ρ_г - густина газу, кг/м³.

4. Визначають інші конструктивні розміри змішувача газопальникового пристрою, використовуючи емпіричні формули:

Діаметр дифузора:

, м ( 1.10.)

Діаметр конфузора:

, м ( 1.11.)

Довжина горловини змішувача:

, м ( 1.12.)

Довжина конфузора:

, м ( 1.13.)

Довжина дифузора:

, м ( 1.14.)

де β - напівкут розкриття дифузора, β =3°-4°.

Після розрахунку змішувача переходять до конструктивного розрахунку вогневої насадки, суттю якого є вибір необхідної кількості отворів для виходу газоповітряної сумі­ші в топку газового приладу чи в навколишнє середовище.

5. Приймають діаметр вогневого отвору d₀, м (знаходиться у межах

d₀ = (2-6)∙10^-3м).

6. Визначають швидкість виходу газоповітряної суміші з вогневих отворів за умови стабільної роботи пальника для прийнятого коефіцієнта первиного повітря ( для атмос­ферних пальників, які працюють на природному газі, α₁ = 0,45-0,7 ):

, м/с ( 1.15.)

де W_max - максимальна швидкість виходу газоповітряної суміші (швидкість відриву полу­м'я).

7. Знаходять сумарну площу вогневих отворів насадки пальника:

, м² ( 1.16.)

а згодом - і їх кількість:

, шт. ( 1.17.)

З вогневої насадки атмосферного пальника газоповітряна суміш виходить через от­вори зі швидкістю, яка забезпечує стале горіння і згорає бунзенівським полум'ям. Вто­ринне повітря дифундує до полум'я безпосередньо з навколишнього середовища. Пра­вильно запроектовані і добре відрегульовані атмосферні пальники забезпечують практич­но повне спалювання природного газу при коефіцієнтах: первинного повітря α₁=0,45-0,7 і надлишку повітря у топці

α= 1,1-1,3.

Вогнева насадка пальника може мати найрізноманітнішу форму, але звичайно - це колектор з великою кількістю вихідних отворів. Конструкція насадки визначається тим газопальниковим пристроєм, для якого вона призначена. Насадки пальників газових плит повинні відповідати відстані, на якій встановлюють на них посуд, а насадки пальників во­донагрівачів, котлів тощо - габаритам їх топок. Насадки пальників розміщують у топці та­ким чином, щоб були забезпечені правильне підведення вторинного повітря, нормальний розвиток конусу полум'я і відведення продуктів спалювання.

Для рівномірного нагрівання теплообмінника газового приладу (водонагрівача, кот­ла тощо) вогнева насадка пальника повинна мати ту ж саму форму в плані, що і топочна камера приладу. Вогневі отвори розміщуються рівномірно по площі насадки.

Висоту топочної камери вибирають такою, щоб не створювались умови, які сприя­ють появі хімічного недопалу природного газу. Внутрішній конус полум'я не повинен торкатись холодних поверхонь нагріву тому, що це призводить до хімічної неповноти спа­лювання і до появи в продуктах згоряння палива оксиду вуглецю. Стикання зовнішнього конусу полум'я з поверхнею нагріву при правильному підведенні вторинного повітря і відведенні продуктів спалювання не дає помітного хімічного недопалу.

Висота внутрішнього конусу полум'я залежить від складу газу, коефіцієнта пер­винного повітря, швидкості виходу газоповітряної суміші (чи теплової напруги попереч­ного перерізу вихідних отворів вогневої насадки пальника) і діаметра отворів. Висоту внутрішнього конусу полум'я атмосферного пальника можна визначити за емпіричною формулою:

, мм ( 1.18)

де k - емпіричний коефіцієнт, який залежить від складу газу і коефіцієнта первинного по­вітря ;

R - теплова напруга поперечного перерізу вихідних отворів насадки пальника, Вт/м²;

d₀ - діаметр вихідного отвору, мм.

, Вт/м² ( 1.19.)

Висоту зовнішнього конусу полум'я визначають також за емпіричною формулою:

, мм ( 1.20.)

де k₁ - емпіричний коефіцієнт, який залежить від відстані між вогневими отворами

Таким чином, висота топки газового приладу повинна бути не меншою від значення висоти зовнішнього конусу полум'я, тобто величини h₁.

Захист практичної роботи проводиться викладачем по практичним і теоретичним питанням даної теми після повного виконання практичної роботи студентом.