1.6 Расчет участка 2'–3:

Этот участок воздухопровода подаёт воздух от воздухоподогревателя к горелкам.

Объём подогретого воздуха подаваемого в топку:

Vв = Bp ∙ V˚ ∙ (т - ∆т.) ∙ (273 + tп.в.) / 273, м³/ч. [2,с.46]

где tп.в.- температура подогретого воздуха, °С

Vв = 13650 ∙ 4,5∙ (1,05–0,05)∙(273 + 300) / 273 = 128931.075м³/ч.

Площадь поперечного сечения:

F= Vв / 3600∙W =128931.075 / 3600∙15 =2.387м²;

Соответственно полученной площади выбираем по ГОСТу размеры и вид трубы:

Труба 1800 х 1250 мм; F=1,25∙1,8=2.25 м² ,

dэ = 4 ∙ 2.25 / 2∙(1,25+1,8) = 1,475 м;

Рассчитываем скорость воздуха в трубе:

W = V_в / 3600∙F =128931.075/ 3600∙2.25 = 15.917м/с;

Плотность воздуха при температуре 300°C:

 = 1,293∙273 / (273+300) = 0‚616 кг/м³;

Динамический напор: ½∙∙W² = ½ ∙ 0‚616 ∙ 15.917² = 78.032Па

Рассчитываем потери от трения:

∆Pтр = 0,02∙15/1,475 ∙ 78.032= 15,871 Па;

Выход воздухоподогревателя соединяется с трубой участка посредством пирамидального конфузора (4000*2500  1800*1250 мм).

Коэффициент местного сопротивления пирамидального конфузора определяется в зависимости от большего угла сужения α. Больший угол сужения будет при уменьшении ширины воздухоподогревателя до ширины трубопровода:

tg /2 = (4000-1800) / 2∙1700 =0‚647   = 2∙ arctg 0,647=65,805° ,

Так как угол  =65.805° ˃60°, то ξ определяется как для внезапного сужения :

Fм / Fб=1,25∙1,8/4∙2,5=0,225  ξвх = 0,39 [4,с.174]

На участке также находится поворот на угол 90°, коэффициент местного сопротивления которого ξ= 1 [1,с. 6].

Потери давления от местных сопротивлений:

∆Pм.с. = (0‚39 + 1) ∙78,032 = 108,464 Па.

Суммарная потеря давления на участке:

∆P2’–3 = 15,871 + 108,464= 124,335Па.

1.7 Расчет участка 3-4:

По расходу топлива определяем число горелок, используемое в котельной установке. Для этого данный расход делим на производительность горелки по газу. Возьмём горелку ЦКТИ-VI, у которой производительность по газу равна 4320 м³/ч . Тогда число горелок будет

13650 / 4320 = 3‚1 , т.е устанавливаем 4 горелки .

Чтобы подвести поток воздуха к горелкам, в начале участка 3-4 поставим симметричный разделяющий под углом 90° тройник. Каждая ветка тройника направляет поток воздуха к двум горелкам. Потери давления на участке 3-4 будут складываться из потерь в обеих ветках, но так как ветки симметричные то достаточно вычислить потери в одной ветке и умножить их на два.

Для удобства расчёта разделим участок 3-4 на два: 1' – участок до ответвления потока на первую горелку; и 2' – участок после ответвления.

Участок 1':

Данный участок содержит поворот на угол 90° в симметричном тройнике.

Объём воздуха, проходимый через участок:

Vв =128931,075 / 2 =64465,537 м³/ч, так как в тройнике поток делится на две равные части.

Площадь поперечного сечения:

F= Vв / 3600∙W =64465,537 / 3600∙15 = 1,193 м²;

Соответственно полученной площади выбираем по ГОСТу размеры и вид трубы:

Труба 1250*900 мм F = 1,25∙0,9 = 1,125 м² ,

dэ = 4 ∙ 1,125 /2∙ (1,25+0,9) = 1,046м;

Рассчитываем скорость воздуха в трубе:

W = V_в / 3600∙F =64465,537/ 3600∙1,125 = 15,917 м/с;

Плотность воздуха (при 300°C):  = 0‚616 кг/м³;

Динамический напор: ½∙∙W² = ½ ∙ 0‚616 ∙ 15,917² = 78,032 Па;

Потери давления от трения:

∆Ртр = 0‚02 ∙ 4‚5/1,046 ∙ 78,032= 6,714 Па;

Коэффициент местного сопротивления поворота на 90° в тройнике: ξ = 1,07 [2‚с.20-21]

Потери давления от местных сопротивлений:

∆Рм.с. = 1,07 ∙78,032=83,494Па;

Суммарные потери давления на участке 1':

∆Р1’ = 6,714 +83,494=90,208 Па

Участок 2':

На данном участке находится разделяющий несимметричный тройник, площадь ответвления, в котором равна площади прохода и соответственно объёмы воздуха проходимые через проход и ответвления равны.

Объём воздуха, проходимый через проход тройника (участок 2') и через ответвление:

Vв =64465,537 / 2 =32232,768 м³/ч;

Площадь поперечного сечения:

F= Vв / 3600∙W =32232,768/ 3600∙15 = 0‚597 м²;

Соответственно полученной площади выбираем по ГОСТу размеры и вид трубы:

Труба 1000*560 мм F = 0,56∙1 = 0,56 м² ,

dэ = 4 ∙ 0,56 /2∙ (1+0,56) = 0,717 м;

Рассчитываем скорость воздуха в трубе:

W = Vв / 3600∙F =32232,768 / 3600∙0,717 = 12,487 м/с;

Плотность воздуха (при 300°C):  = 0‚616 кг/м³;

Динамический напор: ½∙∙W² = ½ ∙ 0‚616 ∙ 12,487² =48,024 Па;

Потери давления от трения:

∆Ртр = 0‚02 ∙ 5‚5/0,717 ∙48,024 = 7,367 Па;

Коэффициент местного сопротивления в проходе тройника определяется по отношению скоростей после и до ответвления. W2’ /W1’ = 12,487 / 15,917 = 0,784  ξ = 0 [2с.,20];

Потери давления от местных сопротивлений:

∆Рм.с. = 0 ∙48,024 = 0 Па;

Суммарные потери давления на участке 2':

∆Р2’ =7,367 Па

Суммарное потери давления в одной ветке тройника:

∆Р = ∆P1’ + ∆P2’ = 90,208 +7,367 =97,575 Па.

Суммарные потери давления на участке 3-4:

∆Р = (∆P1’ + ∆P2’)∙2=97,575 ∙2 = 195,15