Расчет газовой горелки. Варианты заданий

Рассчитать атмосферную горелку для установки с номинальной те-

плопроизводительностью q, в которой сжигают природный газ с низ-

шей теплотой сгорания QНР, плотностью Г = 0,78 кг/м3 и теоретиче-

С

V0 = 9,3 м3/м3.

ски необходимым количеством воздуха для горения

КПД газового прибора . Принципиальная схема горелки представле-

на на р с. 12.

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

рианты

2,6

2,8

3,0

3,2

3,4

3,6

3,8

4,0

4,2

q, кДж/кг

2,0

2,2

2,4

QНР·10-3

32

34

36

38

40

42

32

34

36

38

40

42

0,54

0,56

0,58

0,60

0,62

0,64

0,54

0,56

0,58

0,60

0,62

0,64

Ва

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

q, кДж/кг

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0

QНР·10-3

42

40

38

36

34

32

42

40

38

36

34

32

0,64

0,62

0,6

0,58

0,56

0,54

0,64

0,62

0,6

0,58

0,56

0,54

3. РАСЧЕТ ДЫМОХОДОВ

1

1

ΔpT 0,034

,

(1)

5

273 tH.B

HpБ

273 tT

ние их температуры в результате остывания при движении по соеди-

С

нительным трубам и дымовым каналам.

Из сравнения уравнения теплопередачи от уходящих газов к воз-

духу, окружающему дымоход

Q kF

t

t

kFB Δt

,

и

УХ

О.В

B

2

и уравнен я теплового аланса для участка газохода

бА

О

Q 1,38VП.С Δt

1 000

,

3 600

получаем следующую зависимость для расчета остывания уходящих

газов:

tУХ tО.В

Δt

, О

С.

0,384V

П.С 0,5

kFB

В приведенных уравнениях:

t – падение температуры уходящих газов в расчетном участке,

С;

k – среднее значение коэффициента теплопередачи для стенок дымо-

хода, отнесенное к внутренней поверхности, Вт/(м2 ОС);

И

FВ – внутренняя поверхность расчетного участка дымохода, м2;

Конструкция дымовой трубы

k, Вт/(м2 ОС)

Наружные дымовые трубы с толщиной стенки в один кир-

пич сечен ем:

3,25–3,72

1к 1к

3,95–4,53

½ к ½ к

Дымоходы в к рп чной стене над кровлей, толщина стенок

3,13–3,48

дымоходов полк рп ча

С

2,32–2,56

Дымоходы, расположенные в кирпичной оштукатуренной

стене с

ной стенки дымохода полкирпича

3,48–4,65

Неутепленная стальная соединительная

Соедин тельная стальная тру а, изолированная асбестом,

2,9–3,84

2 см

толщиной

И

вой трубе; величина рМ.С включает потери давления, связанные с

созданием скорости при выходе изДтрубы.

Потери на трение рассчитывают по формуле

l

W2

273 t

СР

ΔpTP λ

УХ

ρУХ

,

(2)

d

2

273

где коэффициент трения, принимаемый для кирпичных каналов

и труб равным 0,04, для металлических труб – 0,02, для

ме-

таллических окисленных – 0,04;

S – пер метр поперечного сечения, омываемый газами, м.

при

Потери на местные сопротивления рассчитываются по уравнению

С W2

273 t

СР

Δp

Σζ

УХ

ρ

,

М.С

2

УХ

273

бА

включая

где Σζ сумма коэфф циентов

местных сопротивлений,

сопрот влен е

выходе из трубы.

При расчете дымоходов можно принимать следующие значения

коэфф ц ентов местных сопротивлений:

Вход в соединительную тру у из тягопрерывателя . .

.

0,5

Поворот под углом 90 0 . . . . . . . . .

.

0,9

Внезапное расширение потока при входе в кирпичный

дымоход и поворот под углом 90 0 . . . . .

.

1,2

Д

Выход из дымохода с зонтом . . . . . . .

1,5–2,5

хода во внутренней кирпичной капитальной стене сечением 125 125

мм имеет высоту 5 м до чердака. Дымоход на чердаке и сверх кровли

сечением 125 125 мм имеет толщину стены 0,5 кирпича, высоту 4 м

С

и над оголовком металлический зонт.

Таблица 5

Показатели работы газовых приборов

и

Температура

Ном нальная

Мини-

Коэффи-

Температура

точки росы

тепловая на-

мально не-

циент

уходящих

при сжига-

Газовый пр бор

грузка Q,

о ходимое

избытка

газов

нии природ-

8м

бА

воздуха

tУХ, ОС

ного газа,

кВт

разряжение,

Па

a

ОС

Водонагреватель

быстродействующ й

КГИ-56

28,5

3

2,5

170

46

Емкостный

водо-

нагреватель

АГВ-

6,95

1

3

110

42

80м

Емкостный

водо-

13,95

2

2,5

150

46

нагреватель

АГВ-

120

27,8

8

2

450

49

Кипятильник КНД-

Д

Секционная

ресто-

ранная плита конст-

И

рукции Мосгазпро-

екта с жаровой по-

38

10

3

500

42

верхностью 0,4 м2:

с духовым шкафом

31,3

10

3

500

42

без духового шка-

фа

16

2

2

150

49

Отопительная печь с

горелками ГДП-1,5

Δt

tУХ tО.В

170 20

2,7 O C,

0,384VП.С

0,5

0,384 71,8

0,5

kFB

4,05 0,12

ход газа

сгорания

СQC

3

600 28,5

2,93 м3/ч

;

35 000

QH

бА

расход продуктов

VП.С = 2,93 24,52 = 71,8 м3/ч;

поверхность теплопередачи соединительной трубы

FВ = 3,14 0,13 0,3 = 0,12 м2.

Коэффициент теплопередачи k = 4,05 Вт/(м2 ОС), температура по-

сле вертикального участка t1 = 170 – 2,7 = 167,3 0С.

Д

3. Охлаждение газа в присоединительной трубе длиной l = 3 – 0,3

= 2,7 м;

tУХ tО.В

167,3 20

Δt

0,384V

П.С

0,5

0,384 71,8

0,5

22,2

C;

kFB

4,05 1,1

И

2

FВ = 3,14 0,13 2,7 = 1,1 м .

Температура газов в начале дымохода

t2 = 167,3 – 22,2 = 145,1 ОС.

4. Охлаждение во внутреннем дымоходе

Δt

tУХ tО.В

145,1 20

25

O

C;

0,384V

0,384 71,8

П.С

0,5

0,5

kFB

2,44 2,5

k = 2,44 Вт/(м2 ОС);

FВ = 0,125 4 5 = 2,5 м2.

Температура в конце дымохода t3 = 145,1 – 25 = 120,1 ОС.

5. Охлаждение в наружном дымоходе

С

tУХ tО.В

120,1 20

O

0,384V

0,384 71,8

О

21,8 C;

Δt

П.С

0,5

0,5

kFB

3,37 2

k = 3,37 Вт/(м2 ОС);

FВ = 0,125 4 4 = 2 м2.

точки

Температура газов, уходящих из трубы, t1 = 100,1 – 21,8 = 78,3 ОС.

Она больше температуры

росы: tТР = 46 С (см. табл. 5).

6. Рассч тываем тягу.

бА

Тяга, создаваемая вертикальным участком соединительной трубы,

определяется по формуле (1):

1

1

Δp1 0,034 5

0,3 99 000 1,18Па;

273 20

273 168,6

tT tУХ

Δt1

= 170 – 1,4 = 168,6 ОС;

рБ = 99000 Па.

2

Д

2

Тяга, создаваемая дымоходом:

1

1

Δp2 0,0345

9 99 000 25,6Па;

273 20

273 111,7

И

t

145,1 78,3 111,7 O C;

T

Н = 5 + 4 = 9 м.

Суммарная тяга рТ = 1,18 + 25,6 = 26,78 Па.

7. Определяем потери на трение:

в присоединительной трубе:

W

VПС

71,8

1,5 м/с.

3 600

0,013 3 3 600

УХ

f

дуктов сгорания – 1,3 кг/м3. Потери давления на трение

рТР рассчи-

С

тываем по формуле (2):

Δp λ

l

W2

ρ

273 t

0,04

3

1,52

1,3

273 157,5

2,06 Па;

УХ

СР

1

d

2

УХ

273

0,13

2

273

и

в дымоходе:

WУХ

71,8

1,28 м/с

(0,0156 м2 – сечение дымохода);

бА

0,015 6 3 600

tСР

145,1 78,3

O

2

111,7

C;

= 0,04; dЭ = 0,125 м;

9

1,282

273 111,7

Δp

2

0,04

1,3

4,41 Па.

0,125

2

273

8. Потери на местные сопротивления по формуле (3):

Д

а) в присоединительных трубах:

коэффициенты

местных

сопротивлений: вход в тягопрерыватель

1 = 0,5

при

повороте 2 = 0,9 3 = 2,7; вход в кирпичный дымоход

3 = 1,2;

4 = 4,4;

1,52

273 157,5

Δp 4,4

1,3

10,1 Па;

3

2

273

И

б) в дымоходах:

коэффициент сопротивления при выходе = 1,5

1,282

273 111,7

Δp

1,5

1,3

2,26 Па.

4

2

273

9. Определяем разряжение перед газовым прибором

рРАЗ = 26,78 – (2,06 + 4,41 + 10,1 + 2,26) = 7,95 Па.