1.Расчет инжекционных горелок

При расчете горелок обычно известна характеристика сжигаемого газа (Q^р_н - низшая теплота сгорания, Дж/м³ (Дж/кг); р_г - избыточное давление газа, Па; Р_г - абсолютное давление газа, Па; Т_г -температура газа, К;р_0г - плотность газа при температуре 0^оС и давлении 103,3 кПа), характеристика воздуха, поступающего на горение (Р_в - абсолютное давление воздуха, Па; Т_в - температура воздуха, К; р_ов - плотность воз­духа при температуре 0^оС и давлении 103,3 кПа), а также α - коэффици­ент расхода воздуха; V_0Г - количество (пропускная способность) возду­ха, м³/с (кг/с); противодавление, равное сумме давления в печи р_печ и со­противления на пути подсасываемого воздуха Δр_в.

Расчет инжекционных горелок (рис. 1) основан на уравнении количества движения и основных уравнениях истечения газа, в соответст­вии с которыми различают методы расчета для газа низкого давления, когда его можно считать несжимаемым (<20 кПа), до критического дав­ления (<90 кПа) и сверхкритического давления (> 90 кПа). Давление инжектируемого воздуха Р_в считают равным атмосферному Р₀.

Рисунок 1 – Расчетная схема инжекционной горелки:

1- газовое сопло; 2- входной конфузор; 3- смеситель; 4- диффузор; 5- носик горелки.

1.Расчёт инжекторных горелок

Исходные данные:

Р_г - абсолютное давление газа Р_г=144 кПа

р_г - избыточное давление газа р_г= 44 кПа

Т_г -температура газа Т_г=294 К

р_0г - плотность газа при температуре 0^оС и давлении 103,3 кПа р_0Г=0,72 кг/м³

Т_в - температура воздуха Т_в=284 К

р_ов - плотность воз­духа при температуре 0^оС и давлении 103,3 кПа р_ов=1,17 кг/м³

α - коэффици­ент расхода воздуха α=1,10

V_0Г - пропускная способность возду­ха V_0Г=0,0045 м³/с (кг/с)

р_печ - сумма давления в печи р_печ=14 Па

Δр_в – сопротивление на пути подсасываемого воздуха Δр_в=9 Па

Т_о – ноль по Кельвину Т_о=273 К

Р_в- давление инжектируемого воздуха

Р₀- атмосферное давление Р₀= Р_в=103,3 кПа

Определяем скорость истечения газа из сопла при докритическом давлении газа, м/c

где φ- коэффициент истечения из сопла; для сходящихся сопел можно

принимать φ = 0,85

Определяем диаметр газового сопла

Находим оптимальное отношение площадей смесителя f_с и газового сопла f_Г

где

m – объемная кратность инжекции (отношение объёма смеси к

объему газа после истечения)

где L₀- стехиометрическое количество воздуха L₀=9,25 м³/м³

n – массовая кратность инжекции (отношение массы смеси к массе газа)

В - коэффициент характеризующий сопротивление на пути движения газо-воздушной смеси на пути к горелке; принимаем В=1,15

С - коэффициент характеризующий сопротивление на пути движения воздуха; принимаем С=0,425

Определяем диаметр смесителя

Определяем оптимальное отношение площадей носика горелки f_Н.Г и смесителя f_С

где ξ_НГ – коэффициент сопротивления носика горелки ξ_НГ=0,2

Δр_с- повышение давления в горелке;

где D при докритическом давлении газа

Определяем диаметр носика горелки

Определяем остальные конструктивные размеры горелки длина смесителя и диффузора

угол сужения входного конфузора

длина входного конфузора, а также расстояние от среза газового сопла до начала смесителя

угол раскрытия диффузора β_Д=7^о

угол сужения носика горелки β_нг=14^о

Определяем скорость смеси в носике горелки

где Т_см- температура смеси

Определяем пределы регулирования горелки

где ω_пр- скорость проскока (определяется в зависимости от вида применяемого газа, диаметра носика горелки d_НГ и температуры смеси t_см ⁰С) определяем по графику [рис2;Лит1] ω_пр=10м/с;

По Лит.1. Таблицы 3. выбираем конструктивные размеры инжекционной горелки типа ВП d_нг=86; d_г=5,11; D=270; D₁=70; D₂=90; D₃=207; d=1^//; d₁=1/2^//; H=145; H₁=338; H₂ =433; h=130; K=285; L=960; L₁=200; L₂=185; L₃=40; L₄=190; L₄=113; L₅= 610; L₆=26; l=90; l₁=55;

Рисунок 2 – Ижекционная горелка типа ВП с d_н.г=86 мм