7. Аеродинамічний розрахунок газоповітряного тракту котельні

Газоповітряний тракт котельні розбивається на окремі розрахункові ділянки, на яких швидкість і витрата продуктів горіння є постійною і які виготовленні з того ж матеріалу.

Об’єм продуктів горіння при розрахунковому навантаженні і температурі t = 0ºС для 1 котлоагрегату рівний:

, м³/год

де В_р – розрахункова витрата палива одним котлоагрегатом (В_р = 208 м³/год);

∆α – величина присмоктів повітря в котлоагрегаті (при спалюванні мазуту ∆α = 0,1).

Отже:

, м³/год

Визначаємо об’єм продуктів горіння при температурі 180 ºС для 1 котлоагрегату:

V_вик = V_пг (1+t_вик/273) =1945,22 (1+ 160/273) = 3084 , м³/год

Задаємося швидкістю продуктів горіння у газоході 10 м/с і визначаємо площу газоходу від крайнього котла:

= /3600х10 = 0,09 м²

Приймаємо газохід розмірами АхБ = 0,6х0,4 м.

Площа збірного газоходу від трьох котлів при швидкості 10 м/с становить:

F_зг = 3х0,21 = 0,63 , А̓ х Б̓ = 0,8х0,8м.

Зниження температури продуктів горіння на кожній з розрахункових ділянок ∆t_діл знаходять за формулою:

, ºС

де l –довжина розрахункової ділянки,м;

∆t_пит – питоме падіння температури продуктів горіння (для металевої частини ∆t_пит = 1,9ºС/м).

Враховуючи, що ділянки 1-2-3 знаходяться в приміщенні котельні, вважаючи, що вони теплоізольовані, в подальших розрахунках не враховуємо зниження температури продуктів горіння на даних ділянках.

В димовій трубі зниження температури продуктів горіння буде:

С. у цегляній частині

С. у металевій частині

С.

Середня температура продуктів горіння на розрахунковій ділянці рівна:

, ºС

де t_вих – температура продуктів горіння на виході з розрахункової ділянки,

t_вх – температура продуктів горіння на вході розрахункової ділянки; оскільки прийнято, що ділянки 1-2 ізольовані і в них немає падіння температури, то t_вх труби буде рівна температурі виходу продуктів горіння із котлоагрегату, тобто t_вх = Т₂ = 180 °С [дод. 1; 7].

Отже, після розрахунків отримаємо:

°С

°С

Величина природної тяги, яка виникає в димовій трубі:

, Па.

де h_тр - загальна висота димової труби, м (30 м);

ρ_п і ρ_г – відповідно, густина зовнішнього повітря (при t_з = t_х.5) і продуктів горіння при їх середній температурі в димовій трубі :

,ºС

Густини зовнішнього повітря та димових газів при відповідних температурах визначимо із залежності: кг/м³. Розрахунок зводимо в таблицю 4.

Густина зовнішнього повітря та димових газів.

Температура, °С	-23	130	155	180
Густина, кг/м3	1,41	0,88	0,83	0,78

Отже, величина природної тяги, що виникає в димовій трубі буде рівною:

Па.

Визначаємо швидкість продуктів горіння в димовій трубі:

= 3х7653/ 3600х1,44 = 4,43 м/с

На вході в димову трубу при температурі 155 °С:

Металева частина : 3*V_вик=3*4612(1+155/273)=21692 м³/год

= 21692/ 3600х0,95 = 6,34 м/с

На виході з димової труби при температурі 130 °С:

3*V_вик=3*4612(1+130/273)=20425 м³/год

= 20425/3600х0,9 = 6,3 м/с

Визначаємо втрати тиску на тертя:

, Па,

де λ – коефіцієнт опору тертя, для металевих газоходів – λ = 0,02;

l – довжина ділянки, м;

d – діаметр каналу, м, при прямокутному перерізі зі сторонами a і b приймається як еквівалентний діаметр, м;

Σξ – сума коефіцієнтів місцевих опорів, визначається з [5];

ρ – густина продуктів горіння при середній температурі на ділянці, кг/м³.

а)в газоходах при t = 180 ºС , ρ = 0,78 кг/м³

= 0,02х10²/2х0,78 (3,9/0,48 + 6/0,8 ) = 25,2 Па

d_е1=(2*0,4*0,6)/(0,6+0,4)=0,48 м

d_е2=(2*0,8*0,8)/(0,8+0,8)=0,8 м

а) в цегляній частині труби :

∆h_тр = 0,04 х (5/1,2) х 0.78 х (4,43²/2) = 1,3 Па

б)в металевій частині труби:

∆h_тр = 0,02 х (25/1,1) х (6,34²/2) х 0,76 = 7,13 Па

∑∆h_тр =25,2 + 7,13 + 1,3 = 34 Па

Втрати тиску на місцевих опорах:

∆h_м.о. = ∑ζ х Р_д

При розрахунку газоповітряного тракту враховувались такі коефіцієнти місцевих опорів:

∑∆h_м.о = 1*(10²/2)*0,78+1,5*(10²/2)*0,78 + 0,25*(4,43²/2)0,78 + 0,1*(6,34²/2)*0,78 + 1*(6,3²/2)*0,8= 118,5 Па

Сумарні втрати тиску в газовому тракті котла:

∑∆h = ∆h_T + ∆h_к + ∆h_ш + ∆h_тр + ∆h_м.о =30+1120+10+34+118=1315 Па.

Оскільки загальний опір газового тракту набагато більший за величину природної тяги, що створює димова труба ( ), то котельня не може працювати на природній тязі. Підбираю димовідсмоктувач за розрахунковою потужністю і потрібним напором. Для подолання опору необхідно передбачити встановлення димовідсмоктуючої установки.

Приймаю димовідсмоктувач ДН 11,2 потужністю 27,65*10³ м³/год , напором 1,78(178) , ККД=85 % , вага 923 кг , електро-двигун 4А200/4 45кВт.