V. Гидравлический и аэродинамический расчеты. Гидравлический расчет

Определяем гидравлические потери в радиантной камере как сумму потерь на трение и местное сопротивление:

В дальнейшем потери давления определяем по формуле:

,

где - коэффициент гидравлического сопротивления,

- динамический напор.

Из расчетов приведенных выше

Па

,

где - коэффициент трения, определяется качеством материала трубопровода и режимом протекания жидкости в канале

Так как число Рейнольдса больше 10000, то для турбулентного режима движения в круглом канале определяем:

где мм - шероховатость труб после нескольких лет эксплуатации

Длина пути потока:

-длина поворота

Тогда

Па

По справочным данным принимаем С=1, В=1,

_Тогда

Па

Таким образом, Па

Гидравлические потери в конвективной камере составляют:

Из расчетов приведенных выше (п.IV стр.29)

Па

Гидравлические потери в змеевиковой части конвективной камеры состоят из 2 частей:

В дальнейшем потери давления определяем по формуле:

,

где - коэффициент гидравлического сопротивления,

- динамический напор.

Из расчетов приведенных выше (п IV стр.25)

Па

,

где - коэффициент трения, определяется качеством материала трубопровода и режимом протекания жидкости в канале

Так как число Рейнольдса больше 10000, то для турбулентного режима движения в круглом канале определяем:

где мм - шероховатость труб после нескольких лет эксплуатации

Длина пути потока:

-длина поворота

Тогда

Па

По справочным данным принимаем С=1, В=1,

_Тогда

Па

Таким образом, Па

Полные гидравлические потери:

Па

˂0,05

74768,0544 ˂ 0,05·2,5·

74768,0544 ˂ 12500

Неравенство не выполняется, поэтому необходимо изменить входное давление для обеспечения необходимого технологического режима, новое значение входного давления:

В результате повышения входного давления необходим пересчет конвективной камеры

Известны следующие температуры:

Найдем суммарную площадь сечений всех труб камеры:

,

где - средняя плотность сырья в интервале температур от 110до 630

,

.

кг/м³

кг/м³

кг/м³

Значит,

Определяем число труб в конвективной камере: берем трубы 89х6 мм

, где F_тр - площадь сечения одной трубы

Примем количество труб в одной секции 14, выбираем шахматное расположение труб, 2 ряда по 7 труб.

В связи с полученным числом уточняем значение скорости движения сырья в трубах

,

Поверочный расчет проводим с целью определить, является ли расчетное значение теплоты конвективной камеры Q_к^расч достаточным для ее требуемого значения .

Расчетное значение находим по формуле

,

где К - коэффициент теплопередачи,

- средний температурный напор,

Fк - поверхность теплообмена

,

где l_кк - длина труб, омываемая дымовыми газами

,

здесь мм - толщина трубной решетки

Вт/м^2·К

- средняя скорость газов,

м/с

Тогда

,

,

Определяем коэффициент теплоотдачи от нагретых стенок к сырью . Для этого воспользуемся теорией подобия. Найдем число Рейнольдса:

,

где м²/с - средний коэффициент кинематической вязкости

Подставляем полученное значение в уравнение :

Тогда , где=0,10475Вт/м^·К

Вт/м^2·К

Тогда получаем:

Чтобы условие выполнялось, необходимо:

Пересчитаем коэффициент теплоотдачи с учетом количества секций

Тогда получаем:

Чтобы условие выполнялось, необходимо:

Примем 17 секций

Расчетное значение теплоты конвективной камеры составит:

Следовательно, условие выполняется и, значит, вышеприведенные расчеты верны, а работа камеры обеспечивает заданные параметры.

Уменьшим число секций до 15

Пересчитаем коэффициент теплоотдачи с учетом количества секций

Тогда получаем:

Расчетное значение теплоты конвективной камеры составит:

Следовательно, условие выполняется и, значит, вышеприведенные расчеты верны, а работа камеры обеспечивает заданные параметры.

Высота конвективной камеры составит:

Аэродинамический расчет

Расчет проводим с целью определить исправность тяги. Чтобы тяга работала, необходимо, чтобы общие потери давления в печи не превышали расчетного. Разделим весь путь газов на участки:

а) потери в радиантной камере

Где - коэффициент трения, определяется качеством материала трубопровода и режимом протекания жидкости в камере.

Так как число Рейнольдса потока дымовых газов в радиантной камере, для этого сначала находим эквивалентный диаметр камеры:

_,

_{где с = 1,2м – ширина радиантной камеры в месте перхода в конвективную камеру;}

а = 12,396м длина радиантной камеры.

Для турбулентного режима движения используем формулу:

Длина пути потока

_{Где длина поворота}

Па

Тогда

_Па

б) потери при переходе из радиантной камеры в конвективную

где:

F₀, F₁ - соответственно площади каналов, из которого выходят газы и в который они входят

количество дымовых труб.

где ширина конвективной камеры,ширина радиантной камеры

Па

Па

в) потери в конвективной камере

Па

г) Потери при переходе из конвективной камеры в трубу

Па

при°С

F₀, F₁ - соответственно площади каналов, из которого выходят газы и в который они входят

количество дымовых труб.

,где=1,17м

Па

д) потери в дымоходе

м/с

при°С

Па

Для тубулентного ражима:

Па

Па

Значит, в общем потери составляют:

Па

Определяем расчетные потери:

где - плотность воздуха при максимальной температуре для данного региона ( при +25°С)

- плотность дымовых газовпри

= 1,4 – коэффициентзапаса

B – барометрическое давление

Па

Таким образом, поставленное условие (219,92>0,11) выполняется, следовательно, тяга работает.