1.3. Проектування газопальникового пристрою

Розрахунок пальника виконується у відповідності з вимогами [3, 4, 19, 20].

1.3.1. Вихідні дані

Розрахувати атмосферний пальник для проточного водонагрівника типу ВПГ-18, який працює на природному газі, для таких вихідних даних:

1. Теплова потужність газового приладу Q = 20,9 кВт;

2. Коефіцієнт корисної дії приладу  = 0,8;

3. Tеплота спалюваного природного газу Q_p = 34 мДж/м³;

4. Густина газу _T = 0,73 кг/м;

5. Tиск газу перед соплом пальника Р_г = 1400 Па.

1.3.2. Тепловий розрахунок

1. Теплопродуктивність газопальникового пристрою:

де: Q — теплова потужність приладу, кВт;

 — коефіцієнт корисної дії.

2. Годинна витрата газу:

де: Q_p — нижча теплота спалювання газу, мДж/м³.

3. Теоретично необхідна кількість повітря для згоряння 1 м³ природного Q_p = 34 мДж/м³.

4. Питома витрата первинного повітря, значення коефіцієнта первинного повітря  приймається рівним 0,6.

V₀ = ·V₀ = 0,6·9,18 = 5,51 м³/м³.

5. Об’єм продуктів спалювання (значення коефіцієнта надлишку повітря у топці приладу приймається рівним  = 1,1):

V = V_r(l + V₀) = 2,76(l + 1,1·9,18) = 30,64 м³/год.

1.3.3. Конструктивний розрахунок

1.3.3.1. Змішувач пальника

1. Швидкість виходу газу із сопла:

де: Р₁ — надлишковий тиск газу перед соплом, Па;

Р — перепад тиску у газопроводі перед соплом Р₁ і в топочній камері газового апарату P₂, Па:

 — коефіцієнт, який враховує нерівномірність розподілу швидкостей потоку газу по площі сопла ( = 0,8);

_r — густина газу, кг/м³.

2. В зв'язку з тим, що пальник ВПГ-18 має два ежекційних змішувачі, які працюють паралельно, витрата газу одним змішу­вачем буде:

3. Площа поперечного перерізу сопла пальника:

4. Діаметр сопла пальника:

Для покращання утворення газоповітряної суміші і зменшення довжини змішувача сопло виконується з трьома отворами однакової площі. При цьому діаметр кожного сопла дорівнює:

Проте в подальшому при визначенні розмірів елементів змішу­вача діаметр сопла приймається d₁ = 3,1 мм, як з одним отвором.

5. Діаметр горловини змішувача визначається при коефіцієнті ежекції:

Приймаємо діаметр горловини змішувача d₃ = 25 мм.

6. Геометричні розміри інших елементів змішувача знаходять за формулами, і вони дорівнюють:

1) діаметр дифузора:

d₄ = [2,0...2,2 ]d₃ = 2x25 = 50 мм;

2) діаметр конфузора ежектора:

d₂ = [1,5...2,0]d₃ = 1,6x25 = 40 мм;

3) довжина горловини змішувача:

L₂ = [1,0...1,5]d₃ = 1,2х25 =30 мм;

4) довжина ежектора:

L₁ = [1,5...2,0]d₃ = 1,6х25 = 40 мм;

5) довжина дифузора при куті розкриття  = 8:

де:  — напівкут розкриття дифузора,  = 3°...4°.

Експериментальні дослідження показали, що при використанні сопла з трьома отворами довжина дифузора може бути зменшена у два рази. Тому приймаємо L₃ = 100 мм.

1.3.3.2. Вогнева насадка

1. Задаємося діаметром отворів вогневої насадки d₀ = 4 мм.

2. Швидкість відриву полум'я при діаметрі отворів d₀ = 4 мм і коефіцієнті первинного повітря  = 0,6 згідно з додатком 7, табл. 2 складає W_max =1,4 м/с.

3. Швидкість виходу газоповітряної суміші з вогневих отворів:

W₀ = (0,65 .. 0,7)

W_max = 0,65 - 2,15 = 1,4 м/с.

4. Сумарна площа вогневих отворів:

5. Кількість отворів вогневої насадки: