2. Расчет истечения природного газа высокого давления через сопло Лаваля

Комбинированное сопло (Лаваля) имеет суживающуюся и расширяющуюся части (рисунок 3.4).

В первой части достигается критическая скорость, равной местной скорости звука, во второй - максимальная скорость движения газа. Сопло Лаваля применяется в том случае, если отношение давлений ( - абсолютное давление перед соплом, Па; - абсолютное давление среды, в которую происходит истечение), меньше критического:

(3.7)

В противном случае расширяющаяся часть выполняет роль диффузора, в котором скорость снижается вследствие увеличения площади сечения.

В узком сечении сопла Лаваля достигается критическая скорость, м/с,

(3.8)

Максимальная расчетная скорость, м/с,

(3.9)

Рисунок 3.4 - Выходная часть горелки

Скорость на выходе из сопла Лаваля:

где - коэффициент, учитывающий потери при истечении газа. При расчете сопла Лаваля используют газодинамические функции, которые могут быть определены по графикам (рисунок 3.5), или из отношений относительная скорость:

(3.11)

относительное давление:

(3.12)

относительная плотность:

(3.13)

относительный удельный объем:

(3.14)

относительная температура:

(3.15)

В критическом сечении ( ) газодинамические функции принимают вид

(3.16) , (3.17)

(3.18) , (3.19)

Площади поперечного сечения и диаметры сопла в узком месте и на выходе определяют, используя закон неразрывности (сплошности):

(3.20)

,

,

,

Длина расширяющейся части сопла находится по углу раскрытия, который принимают в пределах 7÷11º.

Расчеты:

,

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

Общие теоретические положения и методические рекомендации.

Если абсолютное давление среды не более чем на 10% выше атмосферного, то его условно называют низким. Плотность и температуру воздуха в процессе истечения принимают неизменными. Скорость истечения, м/с, рассчитывается по формуле:

(3.21)

где =0,85÷0,9 - коэффициент, учитывающий потери при истечении;

- скорость перед соплом, которую предварительно можно принять равной 0;

- плотность воздуха, приведенная к действительным условиям.

Расход воздуха, подаваемого в горелку и необходимого для сжигания топлива, определяется по формуле:

Площадь поперечного сечения кольцевой щели (рисунок 3.3) для истечения воздуха F определяется из уравнения неразрывности (сплошности):

(3.22)

Диаметр кольцевой щели D рассчитывается с учетом наружного диаметра сопла Лаваля:

Расчеты:

4. Гидравлический расчет дымового тракта и тягового средства

Гидравлический расход дымового тракта заключается в определении разрежения, создаваемого в конце тракта дымовыми газами и в соответствии с этим выбор способа вывода продуктов сжигания в атмосферу. Зная величину разрежения, вычисляют приблизительную высоту дымовой трубы (первый способ отведения продуктов сгорания) и если она не соответствует принятым нормам, тогда выбирают дымосос (второй способ) в зависимости от полученного расхода в конце дымового тракта.