Задание:

1. Выполнить расчет газопровода высокого давления и определить давление газа перед горелкой.

2. Рассчитать истечение природного газа и размеры сопла Лаваля.

3. Рассчитать щелевое сопло горелки для истечения воздуха.

4. Выполнить расчет дымового тракта и определить размеры дымовой трубы.

5. Выполнить выбор дымососа.

Исходные данные:

Расход природного газа (метана): V_ог=0,56м³/с

Давление в цеховом газопроводе Р^изб = 500 кПа

Давление воздуха Р_в ^изб=3,7 кПа

Температура воздуха t_в=305˚С

Коэффициент расхода воздуха α=1,2

Теоретический расход воздуха L₀=9,52 м³/м³

Теоретический выход продуктов горения V_о=10,52 м³/с

Расход продуктов горения в параллельном тракте V₂=5 м³/с

Плотность продуктов горения ρ_пг=1,3 кг/м³

Суммарное сопротивление параллельного тракта ∑∆Р₂=280 Па

Температура продуктов горения на выходе из печи t_пг=790˚С

Температура продуктов горения после рекуператора t_р=240˚С

Коэффициент местного сопротивления рекуператора =3

Поперечное сечение печи F=11,2 м²

Размеры газопровода, м: L₁ =4; L₂ =3; L₃ =19; L₄ =6; L₅ =2; L₆ =10; L₇ =5

Размеры дымового тракта, м: a₁=1,86; а₂=5,04; a₃=1,79; а₄=1,79; b₁=1,46; b₂=1,17; b₃=1,17; b₄=1,66; l₁ =2,7; l₂=6,3; l₃=2,7; l₄=5,2; l₅=2,98; l₆=3,62; l₇=3,62; l₈=4,62, l₉=2,62; l₁₀=4,62

Подпись студента _____________

Подпись руководителя работы ___________________

Реферат

Стр. - ____, табл. - 2, рис. - 2.

Объектом исследования является гидрогазодинамическая система промышленного агрегата.

Цель работы: освоение методики гидрогазодинамических расчетов.

В работе рассчитаны:

• потери в газопроводе высокого давления, которые составили 108,484 кПа;

• критическая скорость в сопле Лаваля м/с

• критический диаметр (м);

• диаметр щелевого сопла (м);

• суммарное сопротивление дымового тракта 989,86 Па.

Выбран дымосос Д-25×2ШБ (n=370).

ДАВЛЕНИЕ, СОПРОТИВЛЕНИЕ, ТЕМПЕРАТУРА, ГАЗ, ПЛОТНОСТЬ, ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ, ТРЕНИЕ, ГАЗОПРОВОД, ДЫМОВОЙ ТРАКТ, СОПЛО, РАСХОД.

Содержание

Введение 5

1. Гидравлический расчет газопровода высокого давления 6

2. Расчет истечения природного газа высокого давления через сопло Лаваля 15

3. Расчет истечения воздуха (газа низкого давления) через щелевое сопло 20

4. Гидравлический расчет дымового тракта и тягового средства 22

4.1 Расчет дымового тракта 22

4.2 Расчет дымовой трубы 40

4.3 Выбор дымососа 41

Выводы 43

Перечень ссылок 44

Введение

Целью дисциплины Гидрогазодинамика является приобретение теоретических знаний и практических навыков для расчета и проектирования промышленных теплоэнергетических систем и теплообменных аппаратов, в которых процессы переноса энергии и вещества осуществляются потоками жидкости и газа. Основная задача изучения дисциплины состоит в том, чтобы научиться глубоко понимать физические процессы, протекающие в тепло-энергетических системах, освоить методы математического моделирования и расчета теплоэнергетических установок.

1. Гидравлический расчет газопровода высокого давления

Давление газа в конце участка длиной меньше, чем в начале из-за потерь на трение и определяется из выражения:

(3.1)

Если скорость газа выразить через расход V

(3.2)

а также ввести постоянные значения =101325 Па и = 273,15 К, то выражение (3.1) примет вид:

Здесь - конечное давление газа, Па.

D - диаметр газопровода, м;

- коэффициент трения, предварительно принимается = 0,02.0,03; для гидравлическишероховатых труб при развитом турбулентном режиме течения коэффициент трения не зависит от числа Рейнольдса и определяется в зависимости от шероховатости по эмпирической формуле Никурадзе

- абсолютная шероховатость стенки, для стальных сварных труб, в зависимости от срока службы и состояния принимается в пределах 0,1 - 0,5 мм;

- расход и плотность газа при н. ф. у., м / с, кг/м ;

Т - температура газа, К;

- абсолютное давление газа в начале участка, Па

Выбор диаметра газопровода основывается на понятии предельного диаметра , т. е такого минимально возможного диаметра, при котором все начальное давление расходуется на преодоление сопротивления и = О, а также, = О. При этих условиях из (3.1) следует, что:

(3.3)

где L - общая длина газопровода.

Рекомендуемый диаметр газопровода

D = (1,4.1,6) (3.4)

Полученный внутренний диаметр газопровода следует увеличить до стандартного из следующего ряда типоразмеров стандартных стальных труб, (наружный диаметр) х (толщина стенки), мм:

38x2,5; 45x2,5; 57x3,0; 76x3,0; 89x4,0; 108x4,0; 133x4,0; 159x4,5; 194x5,0;

219x6; 273x7; 325x8; 377x9; 426x9; 426x6; 480x7; 530x8; 630x9;

720x10; 820x10; 920x11; 1020x12; 1120x12; 1220x14; 1420x14

Местным сопротивлением называется всякое изменение направления или скорости потока. Потери в местных сопротивлениях определяются по формуле:

(3.5)

где - потери в местных сопротивлениях, Па;

- коэффициент местного сопротивления, зависящий от вида сопротивления;

- расчетная скорость газа при Н.Ф.У. м/с,

- плотность газа при Н.Ф. У, кг/м ;

Т, Р - температура и абсолютное давление газа перед сопротивлением, К, Па.

Гидростатические сопротивления возникают, если газопровод изменяет положение по высоте, а плотность газа (жидкости) отличается от плотности окружающей среды:

(3.6)

где - потери гидростатического давления, Па;

, - плотность газа и наружного воздуха, приведенные к действительным условиям;

h - высота, м;

гидравлический расчет газопровод давление

При движении легкого газа вниз или тяжелого вверх потери имеют знак "+", в противном случае - "-".

1 - цеховой газопровод; 2 - задвижка; 3 - измерительная диафрагма; 4 - регулирующая заслонка; 5 - горелка; 6 - сопло Лаваля

Рисунок 1 - Схема газопровода, подводящего газ к топливосжигающему устройству

Расчеты:

, ,

,

,

,

,

,

Выбираем 76х3,0

,

,

Вход в газопровод

, тогда

=500000 - 1606=498394

Трение на участке ℓ1

=498394 - 496032 = 2362

Задвижка

=496032 - 9847=486185

Трение на участке ℓ2

=486185 - 484370=1815

Потери геометрического напора (H= ℓ1+ ℓ2)

=484370 - 138=484232

Плавный поворот на 90°

=484232 - 420=483812

Трение на участке ℓ3

=483812 - 472139=11673

Измерительная диафрагма

=472132-13794=458338

Трение на участке ℓ4

=458338 - 454477=3861

Регулирующая заслонка

=454477 - 35826 =418651

Трение на участке ℓ5

=418651 - 417245=1406

Плавный поворот на 90°

=417245 - 487=416758

Трение на участке ℓ6

=416758 - 409651=7107

Потери геометрического напора (H= - ℓ6)

=409651 - (-108) =409759

Плавный поворот на 90°

=409759 - 496=409263

Трение на участке ℓ7

=409263 - 405659=3604

Согласно заданию увеличу суммарные потери давления на 15% (10 - 15%)

Общие потери УДР = 94334

С учетом 15% -го запаса УДР*1,15 = 94334*1,15 = 108484

Окончательное давление газа перед горелкой будет равно:

Р = 500000 - 108484= 391516 или Р = 392 кПа

Таблица 1 - Расчет гидравлических сопротивлений газопровода

Вид сопротивления	Длина участка , м	Коэффициент местного сопротивления, К	Давление Ризб , Па		Потери давления,
					Р, Па
			в начале участка	в конце участка
Вход в газопровод	-	1	500000	498394	1606
Трение на участке l1	4	-	498394	496032	2362
Задвижка	-	6	496032	486185	9847
Трение на участке l2	3	-	486185	484370	1815
Потери геометрического напора	Н=l1+l2 = 7	-	484370	484232	138
Плавный поворот на 90°	-	0,25	484232	483812	420
Трение на участке l3	19	-	483812	472139	11673
Измерительная диафрагма	-	8	472139	458338	13794
Трение на участке l4	6	-	458338	454477	3861
Регулирующая заслонка	-	20	454477	418651	35826
Трение на участке l5	2	-	418651	417245	1406
Плавный поворот на 90°	-	0,25	417245	416758	487
Трение на участке l6	10	-	416758	409651	7107
Потери геометрического напора	Н=l6	-	409651	409759	-108
Плавный поворот на 90°	-	0,25	409759	409263	496
Трение на участке l7	5	-	409263	405659	3604
Общие потери Р					94334
ИТОГО, с учетом 10-20% запаса					108484
Конечное давление				391516