2.9 Упрощенный аэродинамический расчет дымовой трубы.

Этот этап расчета предназначен для определения стандартного диаметра и высоты дымовой трубы.

Общее сопротивление всего газового тракта определяется выражением:

, (77)

где ΔР_р, ΔР_к – соответственно разряжение в топочной камере, потери напора в камере конвекции [1, с.487] и [1, с.488], ΔР_м.с. – потери напора в газоходе на преодоление местных сопротивлений;

(78)

- сумма коэффициентов местных сопротивлений (внезапное расширение (ξ₁), внезапное сужение (ξ₂), шибер или заслонка (ξ₃)). [2, с.23]

W, ρ_tух – соответственно линейная скорость и плотность продуктов сгорания [1, с.488];

Имеем:

ξ₁ = 0,02;

ξ₂ = 0,04;

ξ₃ = 4;

Тогда .

При естественной тяге допустимую скорость в дымовой трубе принимаем равной 8 м/с.

Ранее было рассчитано t_ух = ^оС.

Плотность продуктов сгорания при нормальных условиях:

(79)

- сумма масс продуктов сгорания на 1 кг топлива;

- объемное количество продуктов сгорания на 1 кг топлива.

(80)

Плотность продуктов сгорания при любой заданной температуре (Т) определяется выражением:

(81)

Тогда:

Потери напора на трение в дымовой трубе:

, (82)

, - соответственно потери напора при входе в трубу и выходе из неё, потери на трение при движении газов в дымовой трубе:

(83)

, - коэффициенты местных сопротивлений при входе в трубу и выходе из неё [2, с.24]:

;.

- плотность газов в трубе при средней температуре.

(84)

(85)

Тогда:

, (86)

где λ₃, h, D – соответственно коэффициент гидравлического сопротивления в дымовой трубе, высота и диаметр дымовой трубы.

(87)

(88)

где n_T – число дымовых труб;

V – объемный расход продуктов сгорания при t_ух.

(89)

В – часовой расход топлива.

Принимаем D = м. [2, табл.6]

Высота дымовой трубы рассчитывается методом последовательного приближения по уравнению:

, (90)

где ρ_в = 1,293 кг/м³ – плотность воздуха;

Т_в = 303 К – температура воздуха.

Таблица 7 – Результаты расчета высоты дымовых труб методом итераций.

№ итерации	hзадан., м	Р”общ , Па	Ртр., Па	Робщ., Па	hрасч., м
1	30,00	6,51	34,73	240,83	50,51
2	50,51	10,96	39,18	245,28	51,44
3	51,44	11,17	39,39	245,49	51,48
4	51,48	11,18	39,40	245,50	51,48

Приведем пример для первой итерации .

Принимаем h =

Потеря напора на выходе из трубы:

Тогда общее сопротивление:

Тогда:

Следовательно высота дымовой трубы:

Схема дымовой трубы с естественной тягой, поясняющая аэродинамический расчет, представлена на рисунке 7.

Вывод: определили геометрические размеры дымовой трубы: ее диаметр, округленный до стандартного, составил D = м; высота трубы, рассчитанная методом последовательного приближения, имеет значение h = м.

Рисунок 7 – схема дымовой трубы с естественной тягой, поясняющая аэродинамический расчет.

Заключение

В данном курсовом проекте был произведен технологический расчет трубчатой печи, который состоял из восьми этапов. Спроектированная печь будет эксплуатироваться для нагрева и частичного испарения нефтепродукта.

Результатом расчетов первых двух этапов (расчет процесса горения топлива и расчет к.п.д. печи и расхода топлива) стала полная тепловая нагрузка, значение которой Q_т = 28,41 МВт. Из расчётов мы увидели, что коэффициент полезного действия нашей печи  = 0,82 и является высоким показателем, так как для трубчатых печей значение к.п.д. находится в пределах от 0,65 до 0,85

В следующем этапе по полной тепловой нагрузке была выбрана печь типа HоКГ2 с поверхностью нагрева радиантных труб 540 м², рабочей длиной 18 м и допустимым теплонапряжением 35 Мкал/м²ч. Затем ,подобрали горелку типа – ГП-2 в количестве 12 шт., которая предназначена для раздельного и совместного сжигания газообразного и жидкостного топлива.

В четвертом этапе, расчет камеры радиации, рассчитали температуру продуктов сгорания, покидающих топку, при помощи метода последовательного приближения; ее значение Т_п = 1034,27 К; А также нашли фактическое теплонапряжение радиантных труб q_р = 25,9 Мкал/м²ч, которое, не превышает допустимое значение 35 Мкал/м²ч , т.е. проектируемая печь работает с недогрузкой.

В пятом этапе рассчитали диаметр печных труб, округлили до стандартного значения dн = 0,152 м, и определили соответствующие ему толщину стенки и шаг между осями труб.

В камере конвекции (шестой этап), была рассчитана высота поверхность нагрева конвекционных труб H_к=341,6 м², значение средней тепло напряженности конвекционных труб, оно составило = 12039,96 Вт/м², что несколько ниже допустимого значения (13956 Вт/м²), а значит камера конвекции работает с допустимой эффективностью, и работает в нормальном режиме.

В следующем этапе (гидравлический расчет змеевика) мы рассчитали давление сырья на входе в змеевик печи значение его составляет Р₀ = 0,86 МПа и значительно превышает давление на выходе из змеевика, что является характерным для печей с двухфазным режимом, и объясняется в основном большими потерями напора на участке испарения радиантных труб

В заключительном этапе (был проведен аэродинамический расчет дымовой трубы ,где мы определили геометрические размеры дымовой трубы: ее диаметр, округленный до стандартного, составил D = 2,0 м; высота трубы, рассчитанная методом последовательного приближения, имеет значение h = 51,48 м. Для удаления дымовых газов используется естественная тяга. Это увеличило капитальные затраты на изготовление более высоких дымовых труб, но значительно понизило энергетические затраты на искусственную вытяжку дымовых газов с помощью вентиляторов.