Расчет сопротивлений на пути движения газов. Выбор тягодутьевых средств

     

     

     Рассчитываем  площадь трубопровода и скорость воздуха на ответвлении к последней горелке на участке Т–Ф:

     

     

Тогда диаметр  будет равен:

     

     

     Выбираем  по ГОСТ 10704-91 наружный диаметр  при толщине стенки 3 мм. При этом внутренний диаметр трубы составит:

     

В соответствии с выбранным диаметром площадь  сечения трубы будет равна:

     

а скорость составит:

     

     

Полученные результаты расчетов представлены в Таблице 1.

                                                                  Таблица 1.

Результаты  расчета диаметров труб и скорости движения газа в трубах 

 

     Общая величина потерь давления воздуха складывается из потерь на трение и на местных  сопротивлениях на отдельных участках воздушного пути. 

2.2. Потери давления  на трение 

     Рассчитываем коэффициент трения для металлических шероховатых трубопроводов через число Рейнольдса Re:

      ,

где  d_э – диаметр основного трубопровода, м;

n - кинематическая вязкость воздуха.

 Для 20°  С  n = 15×10^-6 /c;

для 210° С  n = 35,92×10^-6 /c;

для 400° С n = 62,8×10^-6 /c.

       = (1+βt)

       = 10,29∙(1+ ) = 11,04 м/c;            

       = 10∙(1+210/273) = 17,69 м/c;            

       = 10,29∙(1+400/273) = 25,37 м/c;            

       = 9,98∙(1+400/273) = 24,60 м/c;  

       = 9,97∙(1+400/273) = 24,58 м/c;  

Если Re < , то находим l по формуле Блазиуса:

      l = 0,316∙ ;

если Re > , то находим l по формуле Никурадзе:

     l = 0,0032 + 0,221∙ .

      l_А-Г = 0,0032 + 0,221∙ = 0,015;

      l_Д-Ж = 0,316∙(0,25*10⁵)^-0,25 = 0,025;

      l_З-Л = 0,0032 + 0,221∙ (1,5*10⁵)^-0,237= 0,016;

      l_Л-Т = 0,0032+0,221(1,04*10⁵)^-0,237 = 0,018;

      l_Т-Ф = 0,316∙ = 0,022.

     1) Потери на трение на пути движения воздуха от вентилятора до рекуператора на 1 участке (А–Г).

     Длина этого участка трубопровода  , диаметр d₁ = 0,369 м. Плотность воздуха при нормальных условиях скорость воздуха температура воздуха в цехе

Потери  давления на трение на участке А–Г:

     

     

На коротком участке диффузора Г–Д потерями на трение пренебрегаем в виду их малости.

     2) Потери давления на трение  в рекуператоре на участке Д–Е–Ж.

Длина одной трубки рекуператора внутренний диаметр трубки скорость воздуха в трубке при нормальных условиях, температура воздуха на входе в рекуператор на выходе 

     

Трением на коротком участке конфузора Ж–З пренебрегаем в виду его малости.

     3) Потери давления на трение  на 2 участке  (З–Л).

     

     4) Потери давления на трение  на 3 участке (Л–Т).

     

     5) Потери давления на вертикальном 4 участке трубопровода к последней  горелке Т–Ф.

     

Итого сумма потерь давления на трение по всей трассе составит:

 

2.3. Потери давления  на местных сопротивлениях 

Потери  давления на местных сопротивлениях рассчитываем по формуле:

  

   _{Значения  коэффициентов местных  сопротивлений рассчитываем в соответствии с  Прил.1 (Коэффициенты местных сопротивлений  каналов и трубопроводов).}

1. Конфузор в точке А:

     

2. Составное колено 45°×2=90° в точке Б:

     

3. Задвижка  открытая на 0,4d в точке В:

     

4. Диффузор  в точке Г:

     

5. Вход в  трубки рекуператора в точке Д:

     

6. Плавный поворот  на 180° в точке Е:

     

7. Выход из трубок рекуператора в точке Ж:

     

8. Конфузор  в точке З:

     

9. Составное колено 45°×2=90° в точке И:

     

10.  Составное  колено 45°×2=90° в точке К:

       

11. Разделение потоков в симметричном тройнике в точке Л:

     

12. Поворот на 35° в точке М:

     

13.  Тройник  с ответвлениями Н-С:

14) Ответвление  воздуха в точке Т:

15) Сопротивление регулировочной дроссельной заслонки, открытой на угол 75°:

     

16) Сопротивление  воздушному потоку в корпусе  горелки (точка Ф):

     Сумма всех местных сопротивлений воздушной трассы составляет

 

     2.4. Геометрическое давление 

     Рассчитаем  геометрическое давление на отдельных  вертикальных участках воздушной трассы.

     Р_геом = g(h₁ – h₂)×(r_в20 – r_в400),

      где r_в20 и r_в400 – плотность воздуха при температуре 20° С и при температуре 400 °С соответственно, кг/м³;

      h₁ и h₂ – перепады высот, м.

      r_в = ,

где t_в – температура воздуха, ° С.

      r_в20 = кг/м³;

       r_в400 = кг/м³.

      h₁ – h₂ = 10 м (участок З-И);

      h₁ – h₂ = 2,5 м (участок Т-Ф).

      Р_{геом.ЗИ} = 9,81×10×(0,524 -1,205) = -66,8 Па;

      Р_{геом.ТФ} = 9,81×2,5×(1,205 – 0,524) = 16,7 Па.

Общее геометрическое давление трассы составит:

       

_{2.5. Суммарные потери} 

     Общие потери давления по всей трассе будут

     Эта сумма потерь давления и составляет общее сопротивление воздушной трассы, которое должен преодолеть вентилятор, подающий воздух к горелкам печи. 

2.6. Подбор вентилятора 

     Для нормальной работы печи вентилятор должен обеспечить подачу воздуха в таком  количестве, которое необходимо для  горения топлива, а также создать напор, который смог бы преодолеть все сопротивления на пути воздуха.

     Из  предшествующих расчетов известно, что  расход воздуха, необходимый для  горения:

     V₀ = 1,1 м³/с  или V₀ = 1,1 · 3600 = 3960 м³/ч,

а сумма  сопротивлений по трассе:

     

     На  случай форсированной работы печи требуется  запас производительности вентилятора  на 25%:

     

     При этом рабочее давление, создаваемое  вентилятором при форсированной  работе печи, должно быть:

     

     

     

где – коэффициент запаса мощности электродвигателя на пусковой момент; в данном случае принимаем

– коэффициент, учитывающий потери на механической передаче; принимаем равным 1,0.

     Из  нескольких вентиляторов, которые обеспечивают указанные условия, выберем тот, который имеет наибольший коэффициент  полезного действия (η=0,626).

 

2.7. Вывод по главе 

     С  учетом рассчитанных параметров, по аэродинамическим характеристикам (см. Прил. 2), выбираем радиальный вентилятор ВР12-26-4 со следующими характеристиками:

• производительность =3,49 тыс. /час;
• полное давление P=4800 Па;
• номинальная частота вращения n=3000 об/мин;
• мощность электродвигателя N=11,0 кВт;
• масса вентилятора m≤203,0 кг;