IV.5. Расчет инжекционной газовой горелки

Расчет горелок должен обеспечивать необходимую для аппаратов и установок тепловую мощность, широкий диапазон регулирования расхода газа, устойчивость пламени без применения искусственных стабилизаторов горения, и отсутствии или пониженной концентрации вредных компонентов продуктов сгорания. Расчет включает в себя определение размеров следующих конструктивных элементов:

-сопла;

-горловины смесителя;

-конфузора;

-диффузора;

-огневых каналов;

-габаритных размеров, обеспечивающих возможность установки горелки в заданной топке.

Исходными данными для расчета являются

-тепловая мощность горелки;

-химический состав газа;

-давление газа перед соплом;

-температуры газа и воздуха;

-характеристики аппарата или тепловой установки, для которой горелка рассчитывается.

По указанным исходным данным определяется низшая теплота сгорания газа (Q^н_р=38194 кДж/м³), его плотность (_г=0,882 кг/м³) и объем воздуха (V_в). При расчете таких горелок объем газа и его плотность определяются при нормальных физических условиях. Объясняется это тем, что давление газа мало отличается от атмосферного. При этом следует учитывать, что его температура для зимнего расчетного периода изменяется на 5 – 10 ^оС. При тех же параметрах с допустимой для практики точностью могут определяться объем и плотность воздуха. При расчете горелок можно не учитывать содержание в газе и воздухе водяных паров, так как оно очень мало влияет на его объем, плотность и теплоту сгорания.

Расход газа определяют

, м³/ч, (IV.5.1)

где q-номинальная теплопроизводительность установки, кДж/ч;

Q^р_н- низшая теплота сгорания газа, кДж/ч;

N- число принимаемых к установке однотипных горелок с одинаковым расходом газа;

-КПД прибора.

Давление газа (P_г) перед соплом горелки определяется на основании гидравлического расчета внутридомового газопровода. Вместе с тем для обеспечения широкого диапазона регулирования расхода газа оно должно быть не менее определенного по формуле

Па (IV.5.2)

Теоретическая скорость истечения газа из сопла W_г при нормальных условиях рассчитывается по формуле, не учитывающей изменения плотности газа

м/с (IV.5.3)

Площадь поперечного сечения газового сопла f и его диаметр D определяются по формулам

, м² (IV.5.4)

, м, (IV.5.5)

где -коэффициент расхода, учитывающий неравномерность распределения скоростей потока газа по сечению сопла, сопротивления трения в нем и сжатия струи. Зависит от формы сопла.

Диаметр горловины смесителя (D₃) определяется из уравнения, выражающего закон сохранения количества движения при смешении двух газов. Количество движения 1м³ инжектируемого газа определяется произведением скорости газа на его плотность, а количество движения инжектируемого из атмосферы воздуха можно принять равным 0. В этом случае количество движения газо-воздушной смеси можно записать как

, (IV.5.6)