3.5. Втрати напору при рухові

При рухові газів в теплових агрегатах напір втрачається на подолання місцевих опорів, опорів тертя, які зустрічаються при цьому, та геометричного напору, якщо він направлений назустріч руху:

h_втр=∑h_м+∑h_тер±∑h_г, (3.11)

де h_м – втрати напору на подолання місцевих опорів, Н/м²;

h_тер – втрати напору на подолання опорів тертя, Н/м²;

h_г – геометричний напір, що зустрічається на шляху переміщення газів, Н/м². Якщо він направлений назустріч рухові, то має знак “+”, а коли за напрямком руху, то знак “-”.

Якщо h_втр має знак “+”, то це свідчить, що втрати напору на тертя і місцеві опори більші ніж геометричний напір, який співпадає з напрямком руху, а якщо “-”, то втрати напору менші ніж геометричний напір, який співпадає з напрямком руху. Іншими словами, в останньому випадку маємо природну тягу.

Опори тертя залежать від характеру руху. При ламінарному режимі шорсткість стін не впливає на опір потоку, при турбулентному впливає. За рахунок наявності опорів втрачається динамічний напір:

h_тер=λ· · ·ρ_t =λ · · , Н/м² (3.12)

де λ – коефіцієнт тертя, який залежить від критерію Рейнольдса та шорсткості стін;

d_пр – приведений діаметр, м;

L – довжина каналу, м.

На практиці в розрахунках при рухові газів в турбулентному потоці λ приблизно приймають рівним:

металеві чисті труби – 0,025

металеві труби з малою корозією – 0,035

металеві труби з сильною корозією – 0,045

цегляні канали – 0,05

При визначенні втрат напору на тертя треба враховувати особливість, що в формулі (3.12) швидкість та густина приймаються при середній температурі на дільниці з однаковим матеріалом футеровки і перетином каналу.

Місцеві опори виникають при зміні напрямку руху, форми каналу та його розмірів. Вони значно більші ніж опори тертя. Тому при проектуванні і будівництві печей уникають різких поворотів та змін перетинів каналів. Розрахунок втрати напору на місцеві опори ведуть за формулою:

h_м=ξ· ·ρ_t=ξ · ·ρ₀· , Н/м² (3.13)

де ξ – коефіцієнт місцевого опору (таблична величина, знаходиться в залежності від виду місцевого опору [3]).

Особливість розрахунків за формулою (3.13) – швидкість та густина газу приймаються при температурі у місцевого опору; якщо перетин змінюється, то в розрахунках приймають швидкість в перетині з меншою площею.

Значення коефіцієнту місцевих опорів також приведені в [4-6]

Значення деяких найбільш поширених ξ:

- поворот на 45⁰ при незмінному перетині – 0,5;

- поворот на 90⁰ при незмінному перетині – 1,5;

- розділення потоків однакового перетину – 1,0;

- злиття потоків однакового перетину – 1,5;

- раптове розширення – (1– )²;

- раптове звуження – 0,5·(1– ).

В теплових агрегатах гази рухаються за складною схемою, тому при розрахунках загального опору всі опори, які ідуть послідовно підсумовуються. Якщо зустрічаються паралельні розвітвлення каналів, то розрахунок ведуть по одному, який має найбільший опір.

При розрахунках печей та сушарок [3] рекомендуються такі швидкості руху, м/с:

- повітропроводи 8-12;

- надземні димові канали 1,5-3,0;

- підземні димові канали 1,0-2,5;

- газопроводи холодного газу 10-12;

- газопроводи гарячого газу 2-3.

Приблизно розрахувати температуру в різних точках димоходів можливо по падінню температури, град/м. Наприклад, падіння температури при 500⁰С складає для цегляних підземних димоходів 2,5; ізольованих надземних 3,5 ; металевих неізольованих 5,5 град/м [3]. Таким чином, знаючи температуру на якійсь дільниці, матеріал та наявність ізоляції, а також довжину газоходу, можна розрахувати температуру в потрібній його точці.