5.Гидравлический расчет отдельных напорных трубопроводов котельной и подбор насосов

Задачами гидравлических расчетов трубопроводов является расчет перепадов давления при обычных режимах, т. е. расходах, меньших критических.

Перепад давления в трубопроводе, кгс/м², определяется как сумма гидравлических сопротивлений его отдельных элементов, арматуры и нивелирного перепада давления [14]:

где- потери давления от трения и в местных сопротивлениях;

- потеря давления в арматуре, рассчитываемая по ее коэффициентам сопротивления;

- нивелирный перепад давления.

Гидравлическое сопротивление, кгс/м², элемента трубопровода подсчитывается по формуле:

, где

- полный коэффициент сопротивления;

- массовая скорость потока, определяется при последовательном соединении участков по участку, принимаемому в качестве расчетного (обычно имеющему минимальное сечение), при параллельном соединении — по суммарному сечению всех элементов, кг/(м²-с); ;

Полный коэффициент сопротивления элемента, состоящего из ряда последовательных или паралельных участков, находится по п. 2-36 и формуле

(2-38) и (2-39) [14]: , где

- приведенный коэффициент трения;

- сумма местных коэффициентов сопротивления.

, где

- коэффициент трения, который находиться по формуле (2-44) с. 13 [13]:

, где

- абсолютная шероховатость труб [13], с.13.

При наличии в схеме трубопроводов теплообменных аппаратов (пароохладители, водоподогреватели) при общем расчете всей трассы в целом приведенный коэффициент сопротивления теплообменного аппарата может быть определен по выражению:

.

Проводим расчет участка с расходом питательной воды в сети G_пв=27,187кг/с.

wγ =1000 кг/м²с;

k=0,08 мм,0,00008м; d=0,133м;

d_вн=0,125м.

; ; ξ=0,7 по рис. 2.11 с.18 [13];

Сопротивление гибов определяется:

R/d=1, α=90⁰ – ξ=0,4; с_∆=1; ξ= ξ_нс_∆=0,4.

;

; .

Сопротивление теплообменника ∆р_ап: wγ=700кг/м²⁰С;

1.задвижка: ξ=0,7;

2.гибы: ξ=0,8.

;

;

;

; ;

.

G=27,187кг/c=98 м³/ч.

Выбираем насос питательной воды ЦНС(Г)180-85: -расход воды 180 м³/ч;

-напор 85м;

мощность 75кВт.

Подбор насоса сетевой воды

Сетевые насосы выбирают по расходу сетевой воды.

G_сет=94,129кг/с=338,864т/ч.

По[15] табл. 9.11 удельные потери на трение ∆h=2,98 кгс/м²м.

Расход воды через параллельно присоединенные теплообменники:

G_т=169,432т/ч. Потери давления ∆h=22,8кгс/м²м.

Рассчитываем потери на каждом участке трубопровода.

1.Тройник:

По табл.2-7 с.17 [14] местное сопротивление равно: ξ_м=1,6.

2.Теплообменник №21.

;

w=0,31 м/с ; γ=628кг/м³; .

.

3.Теплообменник №20

4. Сопротивление гибов: ξ=0,4; ∑ξ=0,4*8=3,2.

5.Задвижка:

ξ=0,15

.

Подбираем насос ЦНС(Г)300-120:

Подача – 300м³/ч;

Напор – 120м; Мощность – 160кВт; Частота вращения – 1500 об/мин.

6.Аэродинамический расчет воздушно-газового тракта.

Целью аэродинамического расчета котельной установки (расчет тяги и дутья) является выбор необходимых тягодутьевых машин на основе определения производительности тяговой и дутьевой систем и перепада полных давлений в газовом и воздушном трактах. Кроме того, в ходе расчета проводиться оптимизация элементов и участков газовоздушного тракта , обеспечивающая минимальные затраты , а также определяются расчетные данные для конструирования газовоздухопровода.

Газовоздушный тракт включает в себя воздухопроводы холодного и горячего воздуха, запорные и регулирующие органы, тягодутьевые машины, элементы собственно парогенератора, золоуловители, газопроводы и дымовые трубы.

В котлах с уравновешенной тягой раздельно рассчитываются перепады давлений в воздушном тракте, от места забора воздуха из окружающей атмосферы до выхода воздуха в топку, и в газовом тракте , от топки до выхода газов из дымовой трубы. Основная часть воздушного тракта , от вентилятора до выхода в топку, находиться под давлением, а газовый тракт в основном, за исключением иногда участка между дымососом и дымовой трубой – при разряжении. Нулевое давление, близкое к атмосферному , поддерживается в топке.

Перепад полных давлений на участках тягодутьевого тракта ∆H_п, мм.вод.ст., определяется по уравнению , написанному условно для несжимаемой среды (поправка на несжимаемость вноситься в конце расчета) , ур-ие (1-1)[10]c. 5:

где - динамическое давление (скоростной напор); ρ - плотность текущей среды, кг/м³; - статическое давление, представляющее собой разность абсолютного давления в данной точке h(уровень z) и абсолютного атмосферного давления на том же уровне z=0, кГ/м².

Сумма статического и динамического давлений называется полным давлением:

Все сопротивления обычно разделяются на 2 группы:

-сопротивления трения, т.е. сопротивление при течении в прямом канале постоянного сечения, в том числе при продольном омывании пучка труб.

-местные сопротивления ,связанные с изменениями формы или направления канала, каждое из которых считается условно сосредоточенным в каком-либо одном сечении канала, т.е. не включает в себя сопротивления трения.

1.Дополнительные исходные данные

Газовый тракт

Наименование рассчитываемой величины	обозначения	Единицы измерения	Расчетн. формула или источник определения	Расчет	Результаты расчета
Присос воздуха на участке газохода между к.а. и дымососом	∆αл		Из курсовой работы «теплогенерирующие установки»	-	0,05
Температура дымовых газов перед дымососом		0С			122,03
Плотность дымовых газов, приведенная к нормальным условиям(для α=1,3)	ρго	кг/м3			1,28

Рассматриваемая величина	За котлом	В водян. экономайзере	За установкой	у дымовой трубы
Действительная плотность дымовых газов
υ, 0С	289	212,5	125	122
273+ υ, 0С	562	485,5	398	395
273/273+ υ,	0,514	0,438	0,314	0,309
ρг, кг/м3	0,658	0,561	0,402	0,396
Действительный час. объем дымовых газов
α	1,45	1,50	1,55	1,60
Vг0, м3/м3	7,7	7,7	7,7	7,7
(α-1)Vв0	2,88	3,20	3,52	3,84
Vг0+(α-1)Vв0	10,58	10,9	11,22	11,54
BрVг(273+υ)/273,кг/ч	191000	18100	15300	15600

Воздушный тракт

Рассчитываемая величина	В окружающей среде	Перед дутьевым вентилятором
tв, 0С	20	30
Действит. плотность воздуха ρв, кг/м3	1,208	1,165
Действит. часовой объем воздуха, м3/ч		9647