Гидравлический расчет теплоэнергетического агрегата

4 – дымовой шибер;  5 – дымовая  труба.

Расход газа, м³/с, по длине бетонного или кирпичного газохода увеличивается за счет присосов атмосферного воздуха, поэтому средний расход на каждом участке определяется как

                                         ,                                                  (4.5)

где V_н – расход газа в начале участка.

Потери в местных сопротивлениях и гидростатические потери рассчитываются по формулам из предыдущих разделов. Коэффициенты местных сопротивлений определяются с помощью графиков, приведенных  в справочной литературе. Расчет дымового тракта ведется с использованием рисунка 4.1.

 

 

 

Таблица  4.1 – Расчет гидравлических сопротивлений дымового тракта

 

Вид сопротивлений	Расход  газа, м3/с	Температура, °С	Расчетное сечение,  Fрасч, м²	Расчетная скорость,  W0, м/с	Динамическое  давление,  Па	Км.с.	Потери  давления,  Па	∆Р, Па
								нач.	кон.
Резкое  сужение на        выходе из печи	10,68	770	2,0608	5,185	68,236	0,39	26,39	99085	99058,61
Трение  на  участке ℓ1	10,80	753,2	2,0608	5,243	68,668	-	26,96	99058,61	99031,64
Резкий  поворот  на 90°	10,80	753,2	2,0608	5,243	68,69	1,1	75,56	99031,64	98956,09
Гидростати-  ческие потери  при опускании на  глубину h	10,88	743,3	2,0608	5,278	-	-	59,89	98956,09	98896,20
Трение  на участке ℓ2	10,948	733,4	2,0608	5,313	69,27	-	16,03	98896,20	98880,18
Резкий  поворот  на 90°	10,948	733,4	2,0608	5,313	69,28	1,1	76,21	98880,18	98803,97
Трение  на участке ℓ3	11,071	716,6	2,0608	5,372	69,71	-	27,37	98803,97	98776,60
Рекуператор	11,195	469,90	2,0608	5,432	53,53	4	160,58	98776,60	98616,02
Конфузор	11,243	213,55	2,608	4,311	22,11	0,3	6,63	98616,02	98609,38
Трение  на участке ℓ4	11,292	207,1	2,608	4,329	22,01	-	3,41	98609,38	98605,98
Трение  на участке ℓ5	11,321	203,2	1,3064	8,666	87,471	-	10,18	98605,98	98595,79
Резкий  поворот  на 45°	11,321	203,2	1,3064	8,666	87,480	0,35	30,62	98595,79	98565,17
Трение  на участке ℓ6	11,357	198,37	1,3064	8,694	87,179	-	12,57	98565,17	98552,60
Резкий  поворот  на 45°	11,357	198,37	1,3064	8,694	87,190	0,35	30,516	98552,60	98522,086
Трение  на участке ℓ7	11,394	193,54	1,3064	8,722	86,880	-	12,53	98522,086	98509,56
Гидростати-  ческие потери	11,431	188,71	1,3064	8,750	-	-	11,24	98509,56	98498,32
Резкий  поворот  на 90°	11,431	188,71	1,3064	8,750	67,816	1,1	74,60	98498,32	98423,72
Трение  на участке ℓ8	11,479	182,38	1,3064	8,787	86,16		16,281	98423,72	98407,44
Шибер	11,479	182,38	1,3064	8,787	53,33	0,5	26,67	98407,44	98380,77
Слияние потоков	17,127	176,05		13,110	189,23	0,3	56,77	98380,77	98324,00
Трение  на участке ℓ9	17,1654	172,72	2,2862	7,5082	61,64	-	4,53	98324,00	98319,47
Резкий  поворот  на 90°	17,1654	172,72	2,2862	7,5082	61,64	1,1	67,81	98319,47	98251,66
Трение  на участке ℓ10	17,238	166,39	2,2862	7,540	61,32		8,57	98251,66	98243,09
Вход  в трубу	17,238	166,39	2,286	7,540	61,33	2	122,66	98243,09	98120,43

 

 

1) Резкое сужение на выходе из печи

Расход продуктов горения на данном участке вычисляется по формуле :

                                           (4.6)

где V_ог – расход природного газа, V_ог = 0,88 м³/с.

V_о – теоретический выход продуктов горения, V_о = 10,52 м³/с.

α – коэффициент расхода воздуха, α=1,1

L₀ – теоретический расход воздуха, L₀=9,52 м³/м³.

 (м³/с).

Рассчитаем сечение (формула  4.7) и скорость на данном участке:

F_расч = а₁·b₁=1,3·1,63 = 2,119 (м²).

Данная величина сечения дымового тракта остается постоянной до рекуператора.

                                                     _(4.8)

W₀=10,1/2,119=4,764 (м/с)

Динамическое  давление на всех участках тракта вычисляется  по следующей формуле:

 

                                   (4.9)

Температура продуктов горения  в начале дымового тракта равна t=770˚С, а Р^изб=0.

 (Па)

Тогда потери давления на этом участке  составят:

∆Р = Р_дин·К_м.с.,

где К_м.с= 0,5·(1- F_расч/ F) = 0,5(1-2,119/9,3)= 0,39, F=9,3 м² (по условию)

∆Р=57,617·0,39=22,24 (Па)

Тогда давление равно Р = 99085 - 22,24 = 99062,76 (Па)

 

2) Трение на участке l₁

Расход на участке (в середине длины  участка) можно найти по формуле4.5:                              

∆V=0,002·V_н·l,

где l – длина участка, l₁ = 6,3 (м)

 (м³/с)

Температура на участке изменится  по следующей формуле

                                                  t =t_н  - 1,5· l                                                (4.10)

Согласно формуле (4.10), температура  будет изменяться на всех участках дымового тракта.

t = 770 - 1,5·6,3 = 760,55 ˚С

W₀ = 10,16/2,119 = 4,794 (м/с)

(Па)

Тогда потери давления на трение на этом участке можно вычислить, используя  первую часть формулы (4.2). Гидравлический диаметр канала найдем по формуле (4.3).

d _г = 2·а₁·b₁/( а₁+b₁) = 2·1,3·1,63/(1,3+1,63) = 1,45

 (Па).

Давление разрежения : Р = 99062,76–12,59 = 99050,16 (Па)

3) Резкий поворот на 90˚

V = 10,16 (м³/с)

t = 760,55 ˚С

W₀ = 10,16/2,119 = 4,794 (м/с)

 (Па)

И тогда потери давления на этом участке  составят:

∆Р = Р ·К_м.с., где К_м.с = 1,1

∆Р=57,84· 1,1=63,62 (Па)

Давление разрежения равно Р= 99050,16-63,62=98986,54 (Па)

4) Гидростатические потери  при опускании на глубину h₁=l₂=6,6 м

V = 10,16 + 0,002·10,16·6,7/2 = 10,23 (м³/с).

t = 760,55 – 1,5·6,7 = 750,5 ˚С.

W₀ = 10,23 /2,119 = 4,826 (м/с)

ρ_возд  =

(кг/м³),

ρ_газа=

(кг/м³)

∆Р =  6,7·10,23·(1,18–0,34) = 57,32 (Па)

Разрежение Р = 98986,54– 57,32= 98929,22(Па).

5) Трение на участке l₂

V =

t = 750,5-1,5·6,7 = 740,45 ºС

W₀ = 10,296/2,119 = 4,859 (м/с)

  

_{Р = 98929,22-13,51=98915,71 (Па)}

6) Резкий поворот на 90˚

V = 10,296  (м³/с)

t = 740,45 ˚С

W₀ = 4,859 (м/с)

 (Па)

∆Р = 58,33· 1,1 = 64,16 (Па)

Р = 98915,71 - 64,16 = 98851,55 (Па)

7) Трение на участке l₃

V =

t = 740,45 - 1,5·6,3 = 731ºС

W₀ = 10,360/2,119 = 4,889 (м/с)

 

_{Р = 98851,55 – 12,75 = 98838,8 (Па)}

_{8) Рекуператор} 

V=

t = (731-1,5·6,3 + 240)/2 = 475,78 º С

W₀ = 10,426/2,119 = 4,920 (м/с)

∆Р = 44,23·3 = 132,68 (Па)

Р = 98838,8 – 132,68 = 98706,12 (Па)

9) Конфузор

V =

t = 220 - 1,5·4,5 = 213,25 º С

F_расч = (a₂ ·b₂ + a₃·b₃)/2 = (4,4·0,96 + 1,46·0,96)/2 = 2,813 (м²)

W₀ = 10,473/2,813 = 3,723 (м/с)

∆Р = 16,47·0,3 = 4,94  (Па)

Р = 98706,12 –4,94 = 98701,18 (Па)

10) Трение на участке l₄

V =

t = 213,25 - 1,5·4,5 = 206,5 º С

W₀ = 10,520/2,813 = 3,740 (м/с)

_{Р = 98701,18- 2,55 = 98698,63 (Па)}

11)Трение на участке l₅

V =

t = 206,5-1,5·2,64 = 202,54º С

F_расч =  a₃·b₃  = 1,46·0,96  =  1,4016 (м²)

W₀ =10,547/1,4016= 7,525 (м/с)

_{Р=98698,63-7,50=98691,13 (Па)}

12) Резкий поворот на 45 градусов

V = 10,547  (м³/с)

t = 202,54 ˚С

W₀ = 7,525 (м/с)

 (Па)

∆Р = 65,815·0,35 = 23,04 (Па)

Р = 98691,13-23,04 = 98668,10 (Па)

13) Трение на участке l₆

V=

t = 202,54 - 1,5·3,26 = 197,65 º С

W₀ = 10,582/1, 4016= 7,550 (м/с)

_{Р = 98668,10 – 9,23 = 98658,87 (Па)}

14) Резкий поворот на 45 градусов

V = 10,582  (м³/с)

t = 197,65 ˚С

W₀ = 7,550 (м/с)

 (Па)

∆Р = 65,585·0,35 =22,955 (Па)

Р = 98658,87 - 22,955 = 98635,914 (Па)

15) Трение на участке l₇

V =

t = 197,65 - 1,5·3,26 = 192,76 º С

W₀ = 10,616/1,4016= 7,574 (м/с)

_{Р = 98635,914 -9,19 = 98626,72 (Па)}

16) Гидростатические потери 

V = 10,616 + 0,002·10,616·3,26/2 = 10,651 (м³/с).

t  = 192,76 – 1,5·3,26  = 187,87˚С.

W₀ = 10,651 /1,4016 = 7,599 (м/с)

ρ_возд  =

(кг/м³),

ρ_газа =

(кг/м³)

Разрежение Р =  98626,72 - 11,34 = 98615,38 (Па).

 

17) Резкий поворот на 90˚

V = 10,651 (м³/с)

t = 187,87˚С

W₀ = 7,599 (м/с)

 (Па)

∆Р = 50,974· 1,1= 56,07 (Па)

Р = 98615,38 – 56,07 = 98559,31 (Па)

18) Трение на участке l₈

V=

t = 187,87 - 1,5·4,26 = 181,48º С

W₀ = 10,696/1,4016 = 7,632(м/с)

_{Р = 98559,31 - 11,911 = 98547,40 (Па)}

19) Дымовой шибер

V = 10,696(м³/с)

t  = 181,48˚С

W₀ = 7,632 (м/с)

 (Па)

∆Р = 64,78· 0,5 = 32,39 (Па)

Р = 98547,40 - 32,39 = 98515,01 (Па).

20) Слияние потоков

V = 10,696 + 6 + 10,696·0,002·4,26/2 = 16,742 (м³/с)

t =181,48 - 1,5·4,26 = 175,09˚С

W₀ = 16,742/1,4016= 11,945 (м/с)

∆Р = 156,53· 0,3 = 46,96 (Па)

Р= 98515,01 – 46,96 =98468,05 (Па).

21) Трение на участке l₉

V =

t  = 175,09 - 1,5·2,26 = 171,7 ˚С

F_расч = a₄ ·b₄ = 2,3798 (м²)

W₀ = 16,7791/2,3798 =7,0506 (м/с)

_{Р = 98468,05 – 3,97 = 98464,08 (Па)}

22) Резкий поворот на 90˚

V = 16,7791 (м³/с)

t = 171,7˚С

W₀ = 7,0506 (м/с)

 (Па)

∆Р = 54,153 · 1,1=59,57 (Па)

Р = 98464,08 – 59,57 = 98404,51 (Па)

23) Трение на участке l₁₀

V =

T = 171,7 - 1,5·4,26=165,31  º С

W₀ = 16,851/2,3798=7,081 (м/с)

_{Р = 98404,51 - 7,45 = 98397,06 (Па)}

24) Вход в дымовую трубу

V =

t = 165,31  º С

W₀ =7,081 (м/с)

∆Р = 53,87· 2 = 107,73 (Па)

Р = 98397,06 – 107,73 = 98289,33 (Па)

Т.к. мы определили давление дымовых  газов, их расходы,температуры на разных участках дымового тракта,то мы можем посмотреть изменение этих параметров по длине дымового тракта на рисунках 4.2-4.4.

Рисунок 4.2 – Изменение давления дымовых газов по длине дымового тракта

Рисунок 4.3 – Изменение температуры  дымовых газов по длине дымового тракта

 

Рисунок 4.4 – Изменение расхода  дымовых газов по длине дымового тракта

 

5. РАСЧЕТ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ

          Дымовые трубы могут выполняться железобетонными, металлическими, кирпичными и со стволом из кремнебетона. Основным типом труб являются железобетонные с кирпичной футеровкой внутри.

Расчет дымовой трубы заключается  в определении высоты, а также  диаметров нижнего и верхнего сечений. Высота трубы ориентировочно может быть рассчитана по формуле

                                                                                               (5.1)

Р_расч – расчетное разрежение, создаваемое у основания дымовой трубы, Па.

                                         Р_расч =(1,3…1,5)                                             (5.2)

- суммарное сопротивление наиболее  напряженного из параллельных  трактов, Па