13.3. Аеродинаміка димової труби

Принцип дії димової труби заснований на самотязі. Різниця щільності стовпа зовнішнього, холодного повітря і потоку газів приводить до розрідження в димовій трубі. Самотяга труби буде тим більше, чим вище температура газів в трубі і нижче температура повітря. Корисна тяга, що розвивається димовою трубою визначається за формулою, Па

,

(13.7)

де — самотяга труби; L — висота труби; і — щільність атмосферного повітря і газів; — втрати тиску на тертя в трубі; — втрата тиску при виході газів з труби.

Втрати на тертя в трубі при значенні коефіцієнта тертя в цегляних і залізобетонних трубах λ= 0,03 визначається за формулою, Па

,

(13.8)

де — швидкість газів на виході з труби.

Втрата тиску при закінченні газів з труби

,

(13.9)

де =1,1.

Діаметр гирла димової труби визначається за формулою, м

,

(13.10)

де — кількість газів, що поступають в трубу.

Швидкість газів на виході з труби, при природній тязі приймають не менше 6—10 м/с щоб уникнути задування газів а трубу і 15—25 м/с при штучній тязі. Висота димової труби, що забезпечує необхідне розрідження в топці при звичайній тязі, визначається за формулою, м

,

(13.11)

де — барометричний тиск повітря при 20 °С на рівні гирла труби (h_в≈102·10³ Па); — барометричний тиск повітря при даній температурі, Па; — щільність газів при середній температурі в трубі з урахуванням зниження температури в трубі на 2 - 5°С; — щільність газів при 0°С.

Мінімально допустима висота димової труби, при якому забезпечується необхідне розсіювання шкідливих викидів визначається виходячи з граничнодопустимої концентрації (ГДК).

13.4. Вибір вентилятора і димососа

Вентилятор і димосос повинні надійно забезпечувати подачу необхідного для горіння палива повітря в топку і видалення продуктів його згорання з котла при всіх режимах його роботи, підтримуючи задане постійне розрідження або тиск в топці. При цьому на привід вентилятора і димососа повинно витрачатися мінімально можлива кількість електроенергії.

Основними параметрами, що визначають вибір вентилятора і димососа, є необхідна їх подача і тиск при номінальному навантаженні котла.

Необхідна подача вентилятора визначається за формулою, м³/ч

,

(13.12)

а подача димососа за формулою, м³/ч

,

(13.13)

де В_р — розрахункова витрата палива, кг/год або м³/год; — теоретична витрата повітря, м³/кг або м³/м³; — об'єм продуктів згорання палива при , м³/кг або м³/м³; , , , — коефіцієнт надлишку повітря в топці, збільшення за рахунок присосів в газоходах, збільшення за рахунок втрат повітря у повітрепідігрівачі, зменшення за рахунок надходження повітря в топку з системи пилеприготування; і — температури повітря, що надходить у вентилятор, і газів, що поступають в димосос,˚С; — коефіцієнт запасу по подачі, приймається рівним 1,05; — частка рециркуляційного повітря при подачі гарячого повітря з повітрепідігрівача у вентилятор.

Необхідний повний тиск вентилятора або димососа — перепад повного тиску у вхідному і вихідному патрубках визначається за формулою, Па

,

(13.14)

де — перепад повного тиску по повітряному або газовому тракту котла, Па; — коефіцієнт запасу тиску, що приймається рівним 1,1.

Потужність на валу вентилятора або димососа визначається за формулою, кВт

,

(13.15)

де — ККД вентилятора (або димососа); Q — витрата вентилятора або димососа, м/с. Для сучасних машин = 0,7 ÷ 0,75.

Заводами - виробниками характеристика вентилятора, димососа, тобто зв'язок між витратою і повним тиском приводиться для повітря при температурі 20 °С і тиску 102·10³ Па (760 мм.рт.ст.), тому при виборі машини подачу і тиск необхідно привести до заводських умов.

В процесі роботи котла виникає необхідність регулювання подачі вентилятора і димососа у відповідності з навантаженням котла з метою забезпечення заданого коефіцієнта надлишку повітря. При зміні частоти обертання характеристика машини змінюється приблизно по наступних співвідношеннях:

,

(13.16)

і, відповідно, потужність машини, що витрачається, при незмінному ККД при різних режимах змінюється по співвідношенню:

,

(13.17)

де і — витрата при I і II режимах, м³/год; і — повний тиск при I і II режимах, Па; і — частоти обертання при I і II режимах, об/хв; і — потужність при I і II режимах, кВт.

При застосуванні асинхронних електродвигунів з реостатами в ланцюзі ротора або гідромуфти з урахуванням виникаючих додаткових витрат споживана потужність пропорційна приблизно квадрату відношення частот обертання.

При регулюванні направляючим апаратом, зміна характеристики машини супроводжується додатковими втратами в ній і зниженням її ККД. Зниження ККД залежить від конструкції машини і направляючого апарата, глибини регулювання і положення направляючих лопаток при даному режимі. Проте завдяки простоті конструкції направляючого апарату і нескладності його обслуговування при відносно високій економічності такий спосіб регулювання є найбільш розповсюдженим. Потужність на валу машини при повністю відкритому направляючому апараті визначається по формулі (13.15). При всіх інших режимах потужність на валу машини визначається за формулою, кВт

,

(13.18)

де — витрата вентилятора або димососа при даному режимі, м³/с; — перепад повного тиску тракту, Па; — експлуатаційний ККД машини при даному режимі.

При регулюванні направляючим апаратом

,

(13.19)

де — ККД регулювання, залежний від глибини регулювання, конструкції машини і направляючого апарату, а також від положення початкового режиму на характеристиці машини, тобто від характеристики тракту; — ККД вентилятора або димососа при номінальному навантаженні.

Встановлена потужність електродвигуна для приводу вентилятора або димососа визначається за формулою, кВт

,

(13.20)

де — коефіцієнт запасу потужності електродвигуна, рівний 1,1; — витрата машини при розрахунковому режимі м³/с; — розрахунковий повний тиск машини, Па; — експлуатаційний ККД машини при розрахунковому режимі.

При регулюванні направляючим апаратом η_э визначається по формулі (13.19) або по характеристиці машини. При цьому область робочих режимів машини повинна бути в межах значень ККД не нижче 90 % оптимального його значення.