16.Истечение газа через отверстия
Цель
расчета истечения – найти скорость и
расход газа, выходящего из отверстия
(рис. 2.10). При низких скоростях истечения
(150–200 м/с) газ можно считать несжимаемой
жидкостью. Пусть газ вытекает из емкости
больших размеров по сравнению с размерами
отверстия, тогда можно принять скорость
в сечении 1–1 равной нулю (W1
= 0).
Применяем уравнение Бернулли к сечению
1 и 2. Сечение 1 и 2 находятся на одном
уровне, поэтому Н1 = Н2,
следовательно
.
Уравнение Бернулли
без
учета (потерь) гидравлического
сопротивления отверстия. Скорость
потока в сечении 2
,
или
,
где φ – коэффициент скорости, учитывающий гидравлическое сопротивление отверстия. Произведение скорости на сечение струи (Fстр) дает объемный расход газа (V). Сечение струи Fстр меньше в ряде случаев сечения отверстия, что учитывают с помощью коэффициента сжатия струи (табл. 2.3): E = Fстр /Fотв.
Объемный расход газа
Если
истечение газа происходит через стенку
или свод печи, на поду которой
поддерживается атмосферное давление,
то статическое давление будет обусловлено
разностью плотностей ∆ρ
= ρв
–
ρг.
В этом случае
.
Коэффициент сжатия струи
Объект |
|
E |
|
Тонкая стенка (tcт < dотв) |
0.98 |
0.63 |
0.62 |
Массивная стена (tcт > dотв) |
0.8 |
1.0 |
0.8 |
где
Н
– высота отверстия над уровнем пода.
12. Расчет дымовой трубы
Каналы для вывода дыма из печи обычно располагают вблизи пода, чтобы горячие газы лучше омывали садку. Как уже отмечалось, статическое давление у пода стараются поддерживать равным нулю. Поэтому статическое давление у входа в канал можно принимать равным нулю.
Определим
разряжение, которое должно быть у
основания дымовой трубы (рис. 2.11).
Учитывая, что
и что скорость
мала по сравнению со скоростью в борове,
то и
Чтобы определить фактическое разряжение у основания трубы, запишем уравнение Бернулли для сечений Б–Б и В–В:
Т
ак
как давление газа при выходе из трубы
выравнивается с атмосферным, то
.
Тогда:
Потери давления в трубе определяют по
формуле:
.
Вследствие конусности труб и падения температуры газа динамические напоры в сечениях Б и В могут быть неодинаковыми:
; 
,
,
где Н – высота трубы,
,
,
.
Выходное сечение трубы называют устьем, нижнюю часть – основанием. Диаметр устья выбирают таким, чтобы Wуст 2.5–3 м/с; Dосн=1.5 Dуст.
Для расчетов можно принимать, что падение температуры газа для кирпичных труб составляет 1÷1.5 град/м, для железных труб без футеровки – 3÷4 град/м. Для печей с переменным расходом топлива трубу рассчитывают на максимальный расход. Высоту трубы, работающей на несколько печей, рассчитывают для той из них, сопротивление каналов которой больше. Диаметр трубы рассчитывают на суммарный расход продуктов сгорания всех подключенных к ней печей. Так как разряжение, создаваемое трубой, зависит от плотности окружающего воздуха, расчет ведут на самые неблагоприятные условия – теплое время года. С учетом возможного засорения каналов величину потерь следует увеличить на 20÷30 %.