МУ КР Источники энергии

где р - коэффициент сопротивления решетки (ориентировочно можно принимать р = 1,3);

р - средняя скорость воздуха в отверстиях решетки, м/с.

Так, если в нашем случае площадь решетки R = 10 м2 и живое сечение ее 10%, скорость воздуха

(коэффициент 0,7 учитывает загромождение решетки опорными рядами кирпича) и

сопротивление решетки

hр 0,102 1,31,2 2,762 0,6ммвод.ст. 2

Таким образом, сопротивление входа воздуха в объем под решеткой не должно превышать

hвх 2 0,6 1,4ммвод.ст.

При коэффициенте сопротивления входного отверстия вх = 1,5 скорость во входном отверстии должна составлять

а сечение отверстия (или нескольких отверстий)

Fвх V0Vг 1,1 9,01 0,194 0,5м2вх 3,92

При проектировании подовых горелок нужно особое внимание обращать на обеспечение равномерного подвода воздуха к щелевым каналам. Для получения неравномерности распределения воздуха по длине щелей не более 5% необходимо, чтобы отношение площади щелевого канала горелки (или площади живого сечения выравнивающей решетки, установленной перед горелкой) к площади сечения воздухоподводящего канала не превышало ~ 0,4.

При выемке части колосников для уменьшения сопротивления решетки, что практикуется довольно часто, образующиеся отверстия не должны располагаться против щелей горелок. Это вызывает сильную неравномерность подвода воздуха и местный срыв пламени. Если при подводе воздуха к горелкам используются шлаковые затворы, над ними должны устанавливаться отбойные щитки, равномерно распределяющие поток воздуха к горелкам.

2. Пример расчета бездутьевой подовой горелки для водогрейного секционного котла HP (ч), поверхность нагрева 25 м2.

Исходные данные:

-топливо - природный газ - с такими же характеристиками, как и в предыдущей задаче;

-давление газа перед горелками рГ = 980 н/м2 (100 мм вод. ст.).

Расход газа на котел по формуле

струй = 35°.

Относительный шаг отверстий

71

Скорость истечения газа из отверстий

Площадь сечения газовых отверстий

Принимаем ширину щелевого канал b = 0,075 м и определяем шаг отверстий s 0,462b 0,462 0,075 0,0346м 35мм

Диаметр газовых отверстий

4

Суммарная длина щелевых каналов

Lщ s n 35132 2300мм 2 2

Длина колосниковой решетки составляет 1040 мм и разместить на ней 2 щелевых горелки не удается.

Зададимся другим углом атаки струй = 40°. Тогда

Принимаем ширину щелевого канала b = 0,08 м; по формуле определяем шаг отверстий

s 0,462b 0,462 0,08 0,0369 37мм

Диаметр газовых отверстий

Lщ s n 37 79 1460 мм 2 2

Принимаем длину каждой из двух щелей Lщк = 750 мм (3 кирпича).

Внутренний диаметр газораспределительных труб

72

3) Определяем диаметры конфузора dк, диффузора dд и длину стабилизирующей части смесителя lГ по формулам (3.9), (3.10), (3.12)

этого формулу (3.16). Считаем, что диаметр огневых отверстий d0=4 мм, шаг между отверстиями S=10 мм, при коэффициенте расхода воздуха α= 0,5; по номограмме находим, что допустимая скорость выхода газовоздушной смеси Wмакс=2,72 м/с.

2,01кгс.м/ м3

Ен 101,42 11,1 80,22 2,01 8,09кгс.м/ м3

74

9) Определяем энергию потока газовоздушной смеси по отношению к 1 м3 смеси Есм и скорость выхода газовоздушной смеси из горелочных отверстий по формулам

(3.28), (3.29) и (3.30)

Wсм 0,82 9,81 0,7 1,21 2,99 м/с 1,129

2,99>2.72

Расчет окончен.

4. Пример расчета инжекционной горелки среднего давления

Рассчитать индукционную горелку среднего давления туннельного типа производительностью V = 4 - 8 м3/ч при коэффициенте расхода воздуха = 1,1. Газ природный со следующими данными:

Qн = 34.358 кДж/м3; Г = 0,775 кгс/м3.

Расчет сводится к определению всех конструктивных размеров горелки.

1. Находим теоретически необходимое количество воздуха для горения газа по формуле

Vm 4,76 (2 95 3,5 0,1 5 0,7 6,5 0,2 8 0,5) 9,48 м3 / м3 100

2.Действительное количество воздуха при =1,1 находим по формуле

Vд 1,1 9,48 10,43м3 / м3 газа

3.Задаемся скоростью истечения газовоздушной смеси из горелки Wкр=10 м/с, температурой смеси на выходе из кратера tкр=130 0С и находим по формулам

4. Находим диаметр диффузора, применяя формулы

5.Находим диаметр горловины dГ 0,55 70 39 мм

6.Производим проверку баланса энергии:

а)

б) находим затраты энергии на создание скорости инжектируемого воздуха

Ев 11,532 10,43 1,185 84кгс.м/ м3 2 9,81

в) находим затраты энергии на изменение скорости струи газа в горловине горелки

75

где скорость выхода газа из сопла определена по формуле

Wс 11,53(0,775 1,185 10,43) 204м/с 0,775

г) находим затраты энергии в диффузоре, определив по формуле удельный вес газовоздушной смеси в выходном сечении диффузора

где =0,8, а скорость газовоздушной смеси в выходном сечении диффузора определена по формуле

д) находим затраты энергии в насадке по формуле

Ен 1,5(3,54 10)2 1 10,43 1,07 36,1кгс.м/ м3 2 9,81

е) находим затраты энергии в кратере горелки по формуле

Екр 102 1,21 10,43 68,5кгс.м/ м3 2 9,81

где удельный вес газовоздушной смеси на выходе из кратера определен по формуле

ж) находим энергию струи газа, вытекающего из сопла, по формуле

Е 2042 0,775 1650кгс.м/ м3 2 9,81

Тогда, получим

1650 84 1349,4 16,2 36,1 68,5 1650 1554,2

7. Находим необходимое давление газа при минимальной нагрузке по формуле

тогда предел регулирования нагрузки горелки составит

8. Находим максимальную производительность горелки

9. Определяем диаметры сопла и конфузора

76

10. Находим длину горловины, диффузора, конфузора и кратера

11. Находим длину и диаметр туннеля по выражениям lm 12 44 528мм

dm 2.5 44 110 мм

5. Пример расчета газомазутной горелки с центральной подачей газа в глубине амбразуры.

Исходные данные для расчета горелки ТКЗ: производительность горелки по газу Bг = 2000 м3 / ч; теплота сгорания природного газа Qнр = 38700 кДж/м3; температура воздуха при работе на газе tВ = 290° С; скорость газа на выходе из отверстий исходной конструкции г =100 м/сек, в модифицированной конструкции принимаем 150 м/сек;

отношение плотности газа при 12° С к плотности воздуха при 290° С ‹ / В =1,2;

( ‹ / В 0,833).

Количество воздуха, теоретически необходимое для горения газа, Lтеор=10,2 м3/м3 газа. Коэффициент избытка воздуха в горелке = 1,05.

Расход воздуха в горелке

VB = LтеорВг (ТВ/Т0)=1,05 10,2 2000 273 290 = 44200 м3/ч.

273

Наружный диаметр канала воздушного потока (в сечении отверстий для выхода газа) D1=750 мм (r0=D1/2= 0,375 м). Внутренний диаметр канала воздушного потока в том же сечении Dвн=200 мм, rвн= Dвн/2=0,2/2=0,1 м. Такого же радиуса и газовый коллектор rк=0,1 м..

Среднерасходная скорость воздуха в канале цилиндрической формы

Для горелок с центральной подачей газа внутри амбразуры скорость воздуха принимается как средняя по расходу, отнесенному к проходному сечению канала вторичного воздуха.

Так как в данной горелке отношение rк /r0= 0,1/0,375 = 0,266, т. е. меньше, чем 0,4 (таблица 4.5), то при расчете центральной подачи газа в глубине амбразуры будем руководствоваться рекомендациями графы «цилиндрическое сечение», а не «кольцевое».

1. Согласно методу расчета таких горелок в проходном сечении цилиндрического воздушного канала радиусом r0( D1/2) проводится радиус r1 , на котором предполагаем разместить струи газа большего размера (от 8 до 12). Чтобы струи не ударялись в стенку и не раскалили ее в случае раннего зажигания газа, необходимо обеспечить прослойку воздуха вдоль стенки для ее охлаждения. Поэтому по таблице 4.5 принимаем максимальные глубины проникновения струй газа в поток

77

воздуха, ограниченные следующими пределами:

h1 max (0,6-0,8) r0.

Для струй меньшего размера

h2 max (0,23- 0,35) r0.

Принимаем

h1 max 0,70 r0 0,70 375 262 мм h2 max 0,33 r0 0,33 375 124 мм.

Тогда

Принимаем h2= 90 мм и h1 = 190 мм.

2. Определяем диаметр газовыпускных отверстий для струй газа большего размера для условий истечения из отверстий в тонкой стенке, принимая скорость газа

150 м/сек и ks1 = 1,52

Округляя, принимаем d = 20 мм.

3. Определяем общую площадь отверстий для выхода газа .

4. Определяем площадь одного отверстия и суммарную площадь крупных струй, принимая их число n = 10,

f1 d2 0785, 200 314 мм2 4

F1= nf1= 10 314 = 3140 мм2.

5. Определяем оставшуюся суммарную площадь для струй меньшего размера

F2= Fг - F1 = 3870-3140 = 730 мм2 .

Это находится в пределах рекомендуемых 20% площади отверстий для струй малого размера.

6. Определяем диаметр отверстий для струй газа меньшего размера

Принимаем d2 9 мм.

7. Определяем число струй малого размера

f2= d22 = 0,785 9,02= 63,6 мм2,

4

730

n2 = 636, 114,.

Принимаем n = 10 отверстий. Для сохранения площади газовыпускных отверстий увеличим диаметр струй меньшего размера - примем d2 ,= 9,5 мм. Учтем изменение глубины проникновения струй диаметром d2 = 9,5 мм.

78

h2 h1 d2 = 90 1,055 = 95 мм. d2

Попутно отметим, что для данного горелочного устройства можно было бы рассчитать однорядную центральную подачу струй с двенадцатью отверстиями dг = 20,5 м.

8. Определяем абсолютный и относительный шаги между отверстиями на поверхности насадки

9.Определяем размер струй газа в потоке воздуха

Dc1 0,75h1 075, 190 142 мм, Dc2 0,75h2 075, 95 712, мм,

10.Определяем диаметр окружностей, на которых распределяются центры струй

впотоке

r1 = rвн + h1 100 190 290 мм,

При желании увеличить толщину воздушного слоя, если, например, требуется от устья горелки отдалить зажигание, следует принять максимальную глубину проникновения струй в поток 0,6 r0 вместо 0,7 r0. При этом можно принять двухрядное распределение газовыпускных отверстий n1= n2= 12 отверстий.

79

ДЛЯ ЗАМЕТОК

80