Полагаем, что У = 20 (Т/= 2 9 3 ), тогда
<г.ух = |
900 (7'r.yx= 1173° К) |
и |
/"г.ух = 769°С |
(7ѵ/г.ух= 1092° К) - |
Согласуясь с выполненным расчетом, предварительно задаемся температурой |
подогрева воздуха |
/„"= |
302° С |
(ТУ'= |
575° К). |
|
|
|
|
Записываем средние температуры продуктов сгорания п воздуха: |
|
+ ух — |
900+769 |
= |
834° С |
(7’г.ух = 1107°К) |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20+302 |
■= |
161° С |
(7в= 434°К). |
|
|
|
|
По табл. |
8.2 н 8.1 выбираем |
средние |
объемные |
изобарные теплоемкости |
теплоносителей: |
|
|
|
|
|
|
|
ср' =0,311 |
и |
Ср |
=0,364 ккал/нм3-° С. |
|
II |
|
|
г.ух |
|
|
Рассчитываем водяные эквиваленты первичного и вторичного теплоноси телей:
№„=0,16-6-0,311=0,299
и
№г.ух = 0,67 -3-0,364 = 0,73. Принимая 11 = 0,85, записываем
Ц+ух 0,73
Л= 0,85-------- =2,07.
0,299 Степень черноты продуктов сгорания была определена ранее:
еп = 0,088.
Рассчитываем средние температуры дымовых газов и стенки элемента реку ператора:
-900+769
|
Тт. у х = ---------------[-273=1107 |
|
|
|
|
20+302 |
|
|
|
834- |
|
Гст = 273+- |
= 770° К. |
Коэффициент теплоотдачи излучением |
Г / |
1107 \ 4 |
/ |
770 |
\ 41 |
4-0,088 L \ |
100 |
/ |
\ |
100 / J |
Ctл --- |
1107-770 |
|
=11,8 ккал/м г• ч •0 С (13,7 вт/мг•° К) - |
|
|
|
Коэффициенты а„ и а сохраняются: |
а к= 2 5 (29) |
и |
а = 8 0 |
ккал/м2-ч-° С (92,8 вт/м~-° К). |
|
Т о гд а |
|
|
|
(42,7 вт/мг-° К.); |
|
2ar.yi= 11,8+25 = 36,8 ккал/мг-ч-° С |
|
36,8-80 |
|
|
|
(29 вт/м2-°]<Л. |
|
k — ------------- ■=25 ккал/мг -ч-° С |
|
36,8+80 |
|
|
|
ѵ |
|
Приведенная поверхность нагрева рекуператора |
|
kF |
25-17 |
= |
0,4. |
|
WB |
0,299-3600 |
|
|
|
|
kF |
|
Weyx |
|
|
|
Используя значения — — =0,4 |
и iq——---- =2,07, по графикам (рис. 10.11) |
|
Wli |
|
ІІ/ц |
|
|
|
вновь определяем безразмерную температуру: |
|
|
|
Но |
Ü о = 0,32. |
|
|
|
і |
И_і г |
|
|
|
„ |
|
|
|
і В |
f в |
|
|
|
|
t r . ys . - t а' |
’ |
|
|
|
/в"—20 |
|
|
|
0,35 = |
|
|
|
|
|
900—20 |
|
|
|
^ "= 0 ,3 2 (900-20) +20=302° С (7 У '= 575° К ). |
|
Рассчитываем температуру |
|
|
|
|
|
302-20 |
764° С |
(7'"г.уі= 1041° К)- |
|
/"г.уX= 900 — ■ |
= |
|
2,07 |
|
|
|
|
Сопоставляя значения tB" и і"г.ух, найденные в первом и втором приближе ниях, останавливаемся на температурах:
fB" = 302 (7У' = 574) и Г г.уі = 764°С (Г"г.Ух = 1041° К).
10.4. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРАКТОВ ПЕЧИ
Необходимость выполнения аэродинамического расчета воздуш ного и газового трактов печи в первую очередь диктуется соображе ниями технологии нагрева и экономики. Наряду с этим методика выбора побудителей движений (вентилятор, дымосос, дымовая тру ба) требует выполнения такого рода расчета. Данные аэродинами ческого расчета также позволяют осуществить должный гидравли ческий режим в рабочем пространстве печи и ее воздушном тракте.
Аэродинамический расчет тракта сводится к определению его суммарного сопротивления. Сопротивления, вызванные движением вязкой жидкости в проточной части печи и ее газо- и воздуховодах, делятся на сопротивления по длине Ііц (вязкостное трение в самой жидкости и о стенки каналов) и местные сопротивления /гм,-. Мест ные сопротивления вызваны изменением направления потока, рез ким сужением его сечения и т. п. Иными словами, они обусловлены местным перераспределением параметров скоростного поля движу щейся жидкости. При выполнении аэродинамического расчета при-
ходится сталкиваться с понятием средней скорости движения w газообразной среды.
Рассмотрим методику определения этой величины. Принимая во внимание, что w существенно изменяется с изменением темпера туры, вначале находят среднюю температуру на расчетном участке тракта. Так, средняя температура дымовых газов в г'-й зоне печи
I |
|
t . |
+ t . |
0 ^ |
|
__ |
Ггвх |
~ |
Ггвы х |
(10.30) |
Ігі— |
|
|
L., |
Секундный объем жидкости, отнесенный к средней температуре, |
на расчетном участке |
|
|
|
|
|
|
у = 2 |
Ѵі |
В |
|
2/3 -f-tri |
м3/сек. |
1 ■= \ |
|
3600 |
|
273 |
|
|
После этого, используя значение живого сечения, определяют скорость в і-й зоне печи. Так же находят скорость жидкости на рас четном участке воздушного тракта.
Если требуется найти скорость в газоили воздухопроводе, принимают, что температура жидкости по длине расчетного участка неизменна. В действительности при движении в каналах (без источ ников теплоты) вследствие теплоотдачи в окружающую среду про исходит некоторое снижение температуры. Такое снижение темпе ратуры учитывается на последующем расчетном участке тракта. Выполняя расчет, следует ориентироваться на цифры: снижение температуры на 1 пог. м дымового борова составляет 2° С, на 1 пог. м дымовой трубы — 3°С и на 1 пог. м футерованного или изолирован ного газоили воздуховода — 1—2° С.
Наряду с учетом величины снижения температуры вследствие охлаждения жидкости при определении скорости на расчетном уча стке принимают во внимание изменение /Гг и секундного объема вследствие присосов холодного воздуха из окружающей среды. Допустимые присосы в элементах тепломеханического оборудования
приводятся в табл. |
10.7. |
|
|
|
Т а б л . |
10.7. |
Присосы Да на дымовом тракте печи |
|
|
Место присоса |
|
Да |
Керамический рекуператор с |
вертикальными трубами |
(при нагне |
|
тании) |
|
|
0,25—0,4 |
То же, но при отсосе (присос в дымовой тракт) |
0,15—0,25 |
Керамический блочныйрекуператор (при отсосе) |
0,2 |
—0,3 |
Металлический трубчатый рекуператор (неплотности |
при установ |
—0,2 |
ке рекуператора) |
|
|
0,1 |
Дымовой поворотный клапан |
|
0,1 |
—0,2 |
Аэродинамический расчет выполняется раздельно для участков тракта. Разбивке тракта на расчетные участки должен предшество вать детальный его анализ с последующим выделением участков, на которых скорость н температура жидкости (скоростной напор
Wi2 273
-----Yoxr-x— г- ) могут быть приняты неизменными. Выполнив таком
2g 2/3 —I—/г
анализ, весь тракт (воздушный или газовый) расчленяют на п рас четных участков. Причем в тех случаях, когда сечения каналов на отдельных его участках не заданы, приходится задаваться скоро стями на этих участках. Так, для дымовых газов скорость следует принимать в пределах 3—7 м/сек (исключая дымовой тракт реку ператора), при движении газообразного топлива и воздуха —
8—15 м/ |
сек. |
|
|
|
Для |
каждого из расчетных участков суммарная потеря напора |
|
Е hi = hii+ |
771 |
|
|
|
7Е— 1 |
fhu кг/м2, |
(10.31) |
где Е hi — суммарное сопротивление г-го расчетного участка, кГ/м2; Ни — сопротивление участка по длине, кГ/м2\
т |
|
местных сопротивлений і-го расчетного участка, |
Е Лмі — сумма |
1=1 |
кГ/мі- |
число местных сопротивлений на t-м расчетном |
|
пі — общее |
|
участке. |
|
Потеря напора (или сопротивление) |
по длине расчетного уча |
стка тракта |
|
|
|
|
Ли=Я |
(10.32). |
|
|
аэ 2g |
|
где ),о— коэффициент трения; іі — длина і'-го расчетного участка, м;
d3— эквивалентный диаметр t-ro расчетного сечения участка, м\
Wi — скорость (в отдельных случаях средняя скорость) жидко сти на і-м участке, м/сек;
g — ускорение свободного падения.; £=9,81 м/сек2-,
Уі — удельный вес жидкости на t-м расчетном участке при за данной (в отдельных случаях средней) температуре;
273 |
кг/нм3). |
Yi=Yo------- ZT кг/м3 ( yo в о з д = = 1)29 и Yonp.cr1^ 11,34 |
2J3+tri
Коэффициент трения Ло в зависимости от режима течения жид кости:
|
при R e^ 2 - ІО3 |
|
|
|
Хо— |
64 |
(10.33) |
|
Re ; |
|
|
при 2- 103< R e < 1 • ІО4 |
|
0,316 |
|
|
|
|
Яо = |
|
(10.34) |
|
|
Re0-25 ' |
|
|
|
|
|
|
Для критерия |
R e> l-1 0 4 формула для |
определения Ді прини |
мает вид |
|
|
Re |
|
|
— |
= 1.s ’g - |
|
|
(10.35) |
|
( |
b |
1 h |
|
|
\ i.ii |
|
|
Re |
0,234d3 ( —7—) |
|
|
d* |
|
+ 7 |
|
|
|
|
|
где k — абсолютная шероховатость (табл. 10.8), мм. |
Т а б л . 10.8. Абсолютная шероховатость различных каналов |
|
Тип канала |
|
|
к, .«.и |
Газо- и воздуховоды из листовоіі |
стали с учетом |
сварных соеди |
нений |
|
|
|
|
0,4 |
Стальные трубы магистральных газопроводов |
|
0,12 |
Сильно заржавленные стальные трубы |
|
|
' 0,7 |
Загрязненные стальные трубы |
|
|
|
0,7—0,9 |
Кирпичная кладка па цементномрастворе |
|
0,8—6 |
Дымовые борова |
|
|
|
|
0,5—6 |
Бетонированные каналы |
|
|
|
0,8—9 |
Соотношение (10.35) справедливо как для гладких |
|
/ |
/е _ |
30 |
\ |
|
|
' |
сіэ^ |
Re°’S75 |
' ' |
|
так и шероховатых труб и каналов |
|
|
|
/ |
k ^ |
30 |
\ |
|
|
' |
> |
Re°'S75 |
’‘ |
|
Потеря напора (сопротивление) по месту |
|
lhn = l ~ — yi, |
|
(10.36) |
где I — коэффициент местных потерь, для каждого конкретного случая выбирается индивидуально (табл. 10.9) [22—24].
Табл. 10.9. Коэффициенты местных сопротивлений
№ |
Наименование сопротивления * |
Эскиз канала и график для |
п.п. |
определения величины |
1 |
2 |
3 |
Вход в трубку рекуператора, заде ланную в трубную доску;
1 — 11 — соответственно для зна чений ö/rf>- 0,5; 0,3; 0,2; 0,15; 0,075; 0,05; 0,03; 0,02; 0,015; 0,0075; 0,002
2 Вход в трубу при глухой заделке и с закругленной входной кромкой
4 Конфузор:
1 — 6 —
* Сопротивление относится к скорости, отмеченной на эскизе канала.
П р о д о л ж е н и е т а б л . 1 0 . 9
11 |
Прямоугольное составное колено круг |
|
лого или квадратного |
сечения и |
|
Re > 0 ,2 - 10е (при hdpb |
| = |
| u ae): |
|
1 и 2 — соответственно для |
шеро |
|
ховатого и гладкого ко |
|
лен |
|
|
12 Прямоугольное составное колено круг лого или квадратного сечения и
Re ;> 0,2 -10« (при к ф b 1 = 112ае):
1 и 2 — соответственно для шеро ховатых и гладких колен
13 Прямоугольное составное колено круг лого или квадратного сечения и
Re >0,2-10« (при к ф Ь I = 113ав):
1 а 2 — соответственно для шеро ховатых и гладких колен
