16. Розрахунок повітряного тракту

Розрахунок повітряного тракту, як і газового, ведеться на номінальне навантаження теплогенератора. Всі необхідні початкові дані: температура повітря, живий перетин і середня швидкість повітря у повітряпідігрівачі і т.п. приймаються з теплового розрахунку або визначаються по нормативному методу теплового розрахунку.

Так само, як і для газопроводів, при розробці компоновки теплогенеруючої установки велика увага повинна бути надане раціональному трасуванню і компоновці повітряного тракту.

Повітряхід звичайно виконується сталевим круглого або прямокутного перетину. Так само, як і для газопроводів, бажане застосування повітряходів круглого перетину на достатньо протяжних ділянках. Розміри цих повітряходів повинні прийматися з розрахунку дотримання економічних швидкостей повітря, забезпечуючих мінімум сумарних експлутаційних витрат. Рекомендації по вибору оптимальних швидкостей у повітряходах холодного і гарячого повітря приводяться в п. ІІІ.10 [3]. Для орієнтовних підрахунків можна прийняти для повітряходів холодного повітря =8-12 м/с, для гарячого повітря (після повітряпідігрівача) =16-18 м/с.

Приклад схеми повітряного тракту приведений на рис. 3.2.

Рис. 3.2 Схема повітряного тракту теплогенеруючої установки:

а – теплогенератор; б – повітряпідігрівач; в – дуттєвої вентилятор;

місцеві опори: 1 – патрубок для забору повітря; 2 – всмоктуючий карман; 3 – дифузор; 4-10 – повороти на 90º.

3.6.1 Повітряпровід холодного повітря.

(Від огороджуючого вікна до повітряпідігрівача або до топочного пристрою, якщо повітряпідігрівач відсутній).

Кількість холодного повітря, що подається дуттєвим вентилятором:

(3.30)

де – коефіцієнт надлишку повітря в топці;

– присос повітря в топці;

– відносний витік повітря у повітряпідігрівачі приймається рівним присосу в ньому по газовій стороні;

– температура холодного повітря, яке всмоктується вентилятором з котельні, при розрахунку типових конструкцій приймається рівною 30 ºС[3].

Залежно від місцевих умов tхв може прийматися інший.

Всі величини, що входять у формулу (3.30), беруться з теплового розрахунку. Виходячи з економічних швидкостей повітря перетин головного каналу повітряходу холодного повітря , м².

Діаметр повітропроводу круглого перетину , м.

Розміри прямокутного повітропроводу ; В= fв/а, м.

Так само, як і в газопроводах, у разі округлення розмірів за формулою (3.27) уточнюється швидкість повітря.

3.6.2. Повітряпровід гарячого повітря (у разі установки повітряпідігрівача).

Витрата гарячого повітря визначається відповідно до теплового розрахунку за формулою:

(3.31)

де – температура гарячого повітря приймається безпосередньо з теплового розрахунку;

На цю витрату розраховується повітряхід від повітряпідігрівача до топочного пристрою.

Розміри повітряпроводу гарячого повітря визначаються по тих же формулах, що і для повітряхода холодного повітря.

3.6.3. Сумарний опір повітряного тракту

Сумарний опір повітряного тракту складається з:

-опору топочного пристроя – ;

-опорів повітряходів гарячого і холодного повітря – ;

-опору повітряпідігрівача .

(3.32)

де – опір топочного пристрою при шаровому спалюванні приймається за табл. 3.4.

Таблиця 3.4

Необхідний тиск повітря під гратами в шарових топках

№ п/п	Тип топки і сорт палива	Необхідний тиск при номінальному
	А. Механічніі напівмеханічні топки
1	Топки з ланцюговими гратами. Буре вугілля типу челябінських, =6,5 Слабоспекаючеся кам'яне вугілля типу СС, =2 Неспекаючеся кам'яне вугілля типу Д і Г, =6,5 Антрацити АС, АМ, АРШ, АСШ	785 785 785 980
2	Шахтно-ланцюгові топки. Торф кусковий, =45–50%	785
3	Топки з ланцюговими гратами і занедбаністю палива на шар Буре і кам'яне вугілля >25 %, =4	490/590*
4	Топкі з шуруючою планкою. Буре і кам'яне вугілля >25 %, =4
5	Топка із закидувачем і рухомим шаром. Буре вугілля Антрацити АС і АМ, =2. Кам'яне вугілля з >25 %, =4 Антрацити АРШ і АСШ з =3	590/785* 980/1375* 590/785* 980/1375*
6	Топки з похило-перештовхуючими гратами. Буре вугілля з ≤40 %, =6,5-10 Сланці, =25	590 590
7	Шахтні топки. Торф, ≤40 %, =10%	590
8	Швидкісні топки. Рубана тріска (щепа) Роздроблені відходи і тирса	690 980
9	Топкі з нерухомими гратами і ручним закиданням Рядове кам'яне вугілля Решта видів палива	785 980

У знаменнику – необхідний тиск в повітряному коробі перед топкою для топок з ПМЗ.

При спалюванні газу і мазуту приймається як опір пальника. Аеродинамічні опори декількох пальників, використовуваних в тепло-генераторах типу ДЕ, КЕ і ДКВР, приводяться в табл.3.5.

Таблиця 3.5

Аеродинамічні опори горілочних пристроїв.

Тип пальника	ГМ-2,5	ГМ-4,5	ГМ-7	ГМ-10	ГМП-16	ГМГ-1,5М
Аеродинамічний опір, Па	785	883	1080	1570	3924	1178
Тип пальника	ГМГ-2М	ГМГ-4М	ГМГ-5М	РГМГ-4М	РГМГ-6,5М	РГМГ-7
Аеродинамічний опір, Па	1178	1178	1178	980	1080	1962

– опір повітряхода холодного повітря.

Розрахунок повітряходів зводиться до визначення місцевих опорів. Опори тертя при швидкостях повітря менше 10 м/с можуть не враховуватися. При швидкостях холодного повітря 10-20 м/с опору тертя враховуються приблизно: підраховуються опори тертя одного-двох найдовших ділянок постійного перетину і одержана величина множиться на відношення сумарної довжини повітряхода до довжини ділянки, що розраховується.

Опір тертя підраховується за формулою (3.2) з наближеним значенням коефіцієнта λ=0,02 (залізний нефутерованний повітряхід).

Місцеві опори визначаються так само, як і для газопроводів. Коефіцієнт місцевого опору патрубка для забору повітря можна приймати 0,2-0,3.

– опір повітропроводу гарячого повітря.

Розрахунок опорів повітропроводу гарячого повітря ведеться відповідно до всіх спрощень, вказаних для розрахунку газопроводів при штучній тязі.

– опір повітряпідігрівача (за повітрям).

Розрахунок опору трубчастих повітряпідігрівачів з поперечним обмиванням і поворотами повітря поза пучком виробляються за формулою:

(3.33)

де – опір поперечний омиваних трубних пучків, Па;

– опір поворотів в перепускних коробах, Па;

– поправочний коефіцієнт, приймається при числі ходу по повітрю не більше двох рівним 1,05; при числі ходів більше двох – 1,15.

Опір поворотів на 180º визначається як місцевий опір по загальній формулою (3.3) з коефіцієнтом =3,5. При цьому розрахунковий перетин (F) для визначення швидкості розраховується з трьох перетинів: на вході (F₁), на виході (F₂) і у середині повороту (F₃) за формулою:

(3.34)

При цьому F₁ і F₂ приймається без урахування захаращування труб, тобто за розмірами короба.

Опір поперечний омиваних трубних пучків визначається за загальною формулою (3.4), де коефіцієнт опору гладкотрубного шахового пучка:

(3.35)

– число рядів труб по глибині пучка (загальна кількість рядів труб по ходу повітря);

– коефіцієнт опору; віднесений до одного ряду пучка.

визначається згідно рекомендаціям п. 1-18 [3]. Для стандартних повітряпідігрівачів з таблиці 5-16 [7] в діапазоні швидкостей повітря 5-7 м/с і температур 90-150ºС можна приймати рівним 0,273.

3.6.4 Самотяга

Самотяга будь-якої ділянки повітряного тракту визначається за формулою:

(3.36)

Самотяга повітряного тракту підраховується тільки для двох ділянок.

Друга ділянка – повітряпідігрівач, для якого розрахункова висота приймається рівній різниці відміток введення повітропроводу холодного повітря і виводу повітропроводу гарячого повітря.

Перша ділянка – весь повітропровід гарячого повітря, розрахункова висота якого приймається рівній різниці відміток висновку повітропроводу гарячого повітря з повітряпідігрівача і входу в топку, тобто осі пальника або поверхні полотна грат.

За відсутності повітряпідігрівача самотяга не розраховується.

3.6.5 Перепад повного тиску повітряного тракту.

, Па (3.37)

де

- розрідження на виході з топки; =20 Па;

- відстань по вертикалі між центрами перетинів виходу газів з топки

(3.29)

де – розрідження на виході з топки, необхідне для запобігання вибування газів; звичайно приймають ;

– сумарна самотяга газового тракту, Па, з відповідним знаком („-“);

– сумарний опір газового тракту, визначене за формулою (3.15), Па.

і введення повітря в топку.