6 Аэродинамический расчет котельного агрегата

В состав раздела «Аэродинамический расчет котельного агрегата» входят расчет дымовой трубы котельной, газового и воздушного трактов котла, подбор тягодутьевых устройств (дымососов и дутьевых вентиляторов).

6.1. Расчет дымовой трубы котельной

6.1.1 Высота дымовой трубы котельной

При искусственной тяге высота дымовой трубы принимается в зависимости от вида и расхода топлива, удаленности и этажности застройки.

Высота дымовой трубы уточняется в расчете выбросов от котельной из условия обеспечения концентрации всех выбрасываемых веществ при рассеивании не выше ПДК (лучше - 0,5 ПДК).

Минимальная высота трубы для котельных, проектируемых на твердом и жидком топливе и оборудованных установками очистки дымовых газов со степенью улавливания 85-90 % и более, может быть принята по данным таблицы 6[2, п.ІΙΙ–45].

Табл. 6

Высота дымовых труб котельных

Среднечасовой расход топлива βр· nк.а. , т/ч	Высота, м
	Аn<5%	An >5%
до 2-х	20	20
2 5	30	30
5 15	30	45
15 50	45	60

Для котельных, сжигающих газообразное топливо, минимальная высота трубы 20 м. Учитывается характер застройки: при наличии в радиусе 200 м от котельной зданий высотой более 15 м минимальная высота трубы принимается равной 45 м при работе котельной на любом виде топлива. Чем выше этажность застройки, тем выше дымовая труба.

Дымовые трубы выполняют железобетонными, кирпичными и стальными.

При сжигании топлива с малым содержанием серы ρ_л^р 0,5 % и при определенных размерах труб (Н ≤ 30 м, d ≤ 1000 мм), их можно выполнять стальными. Стальные трубы делают цилиндрическими и устанавливают на кирпичном фундаменте с цоколем. Во всех других случаях трубы делают кирпичными или железобетонными. Трубы высотой от 20 до 100 м при диаметрах от 1,2 м выполняют конической формы из кирпича или железобетона. Трубы высотой 120 м и более выполняют только железобетонными конической формы.

6.1.2 Внутренний диаметр устья трубы определим по формуле[2, с.36, (2.17)]:

где V_ТР - количество дымовых газов, проходящих через трубу:

В_Р, кг/ч (м³/ч) – расход топлива на котел, принимается из теплового баланса котельного агрегата (табл.3);

V_Г, м³/кг (м³/м³) – объем дымовых газов, принимается из расчета процессов горения (табл.1);

V⁰,м³/кг (м³/м³) – расход воздуха, необходимый для сгорания топлива, принимается из расчетов процесса горения;

∆α=0,1 – присосы воздуха на участке до дымовой трубы (приложение 9);

_СР – средняя температура дымовых газов на участке до дымовой трубы:

α_УХ, _УХ, t_ХВ– коэффициент избытка воздуха в уходящих газах, температура уходящих газов, температура холодного воздуха;

W_ВЫХ= 15 20 м/с – скорость газов на выходе из трубы[2, п.III-46].

_{Принимают внутренний стандартный диаметр устья трубы} , м.

_{Стандартный диаметр устья трубы принимают:}

_{а) для труб кирпичных и железобетонных по [3, п. 7.15]. В случае, ко}гда <1,2 м, но не более 0,75 м, принимают = 0,75 м из условийэксплуатации труб (возможность очистки трубы);

б) для металлических труб = 0,6; 0,8; 1,0 м.

После нахождения стандартного диаметра устья трубы уточняют действительную скорость выхода дымовых газов.

_{6.1.3 Внутренний диаметр основания трубы определим по формуле:}

_{где 0,02 – расширение трубы от устья к основанию;}

Н, м- высота трубы.

6.1.4 Определение сопротивление дымовой трубы.

Сопротивление дымовой трубы складывается из сопротивления трению и потерь с выходной скоростью:

Сопротивление трению определяется по формуле Дарси - Вейсбаха:

где λ– коэффициент сопротивления трению;λ=0,04 для железобетонных труб, λ=0,02 для металлических труб;

d_СР– средний диаметр трубы,

ρ – плотность дымовых газов при средней температуре дымовых газов в трубе,

ρ₀– приведенная плотность дымовых газов при нормальных условиях: ρ₀ =1,34 кг/м³ для твердого топлива, ρ_о=1,3 кг/м³ для жидкого, для газообразного – из расчета процессов горения.

w_ср– средняя скорость дымовых газов;

, м/с

Рекомендуемая средняя скорость дымовых газов 12…15 м/с, но не менее 7…8 м/с.

Потери с выходной скоростью:

где ζ = 1,0 – коэффициент местного сопротивления [2, с.37];

W_ВЫХ– скорость дымовых газов на выходе из дымовой трубы, уточненное значение:

.

Самотяга дымовой трубы:

,

гдеρ_В= 1,2 кг/м³ – плотность наружного воздуха.

Самотяга дымовой трубы учитывается, так как труба – высокий вертикальный участок и происходит изменение плотности от ρ_Гдо ρ_В.

Знаки «+» и «–» учитывают направление движения потока газа вверх или вниз.

Перепад давлений в дымовой трубе:

Если самотяга дымовой трубы больше, чем ее сопротивление, то она в формуле для H_Д.ТРпринимается со знаком «–».