6. Аэродинамика газовоздушного тракта. Аэродинамические сопр-я.

Нормальная работа котла только при условии непрерывной подачи в топку воздуха и удаления в атмосферу продуктов сгорания после их охлаждения и очистки от твердых частиц. Подача воздуха и отвод продуктов сгорания обеспечиваются путем реализации газовоздушных систем с естественной и искусственной тягой. В системе с естественной тягой (применяется в котлах малой мощности с невысокими аэродинамическими сопротивлениями по газовому тракту) сопротивления движению воздуха и продуктов сгорания преодолеваются и счет разности давлений воздуха, поступающего в топку, и продуктов сгорания, удаляемых через дымовую трубу в атмосферу. В этом случае весь газовоздушный тракт котла находится под разрежением. Если в котле есть экономайзер и воздухоподогреватель и его сопротивление по газовому тракту превышает 1000 Па, систему газовоздушного тракта оборудуют дополнительными вентиляторами для ввода воздуха в топочный объем котлоагрегата и дымососом для удаления из котла продуктов сгорания. В котельном агрегате с уравновешенной тягой воздушный тракт работает под избыточным давлением, а газовый тракт — под разрежением; в этом случае дымосос обеспечивает разрежение в топке, равное 20 Па. В этой схеме вентиляторы создают давление воздуха 2500 — 5000 Па, а дымососы — разрежение 3000 — 4500 Па.

Движение продуктов сгорания и воздуха рассматриваем как движение вязких жидкостей, имеющих турбулентный характер и происходящих при изменении температуры. При движении продуктов сгорания, обладающих вязкостью, возникает сопротивление, препятствующее их движению. На их преодоление затрачивается часть энергии, которой обладает движущийся поток жидкости. Возникает сопротивлении, силами трения движущегося потока о стенки канала и возрастают внутренние трения в потоке, при появлении на его пути различных препятствий. Аэродинамическое сопротивление какого-либо участка тракта складывается из сопротивления трения и местных сопротивлений. Для парогенераторов и водогрейных котлов добавляется сопротивление поперечно омываемых пучков труб.

Сопротивление трения возникает при движении потока в прямом канале постоянного сечения, в продольно омываемых трубных пучках и в пластинчатых поверхностях нагрева. Для изотермического потока (при постоянной плотности и вязкости протекающей среды) сопротивление трения (Па) определяется по формуле

где — коэффициент сопротивления трения, зависят от относительной шероховатости стенок канала и числа Рейнольдса; l — длина канала, м; — скорость протекающей среды, м/с; d, — эквивалентный (гидравлический) диаметр, м; р — плотность протекающей среды, кг/м³. Эквивалентный (гидравлический) диаметр подсчитывается по формуле

, где F — площадь живого сечения канала, м², U — полный периметр сечения, омываемый протекающей средой, м.

Местные сопротивления (Па) рассчитываются по формуле

, где — коэффициент местного сопротивления,

зависит от конфигурации фасонной части газопровода.

Расчетная скорость продуктов сгорания определяется по формуле

, где V — расход продуктов сгорания или воздуха, м³/ч;

F — площадь живого сечения газохода или воздуховода, м².

Самотяга в газоходе возникает вследствие разности плотностей окружающего воздуха и продуктов сгорания. Самотяга (Па) любого участка газового тракта, а также дымовой трубы при искусственной тяге вычисляется по формуле где H- расстояние по вертикали между серединами конечного и начального сечения данного участка, м; 1,21 кг/м ³— плотность воздуха при температуре 20 С.

Самотяга может быть как положительной, так и отрицательной. Если продукты сгорания движутся снизу вверх, самотяга положительна, т. е. будет создавать дополнительный напор, который можно использовать для преодоления сопротивлений. При движении продуктов сгорания сверху вниз (как это имеет место в опускных газоходах) самотяга будет отрицательной, т. е. для ее преодоления потребуется дополнительный напор. Сопротивления всего газового или воздушного тракта определяется как сумма сопротивлений всех последовательно расположенных участков.