 |
Аэродинамический расчет дымового тракта
|
|
|
|
Исходные данные для расчета
ВД = Vд · B = 6,48·291 = 1890 м3/ч – расход продуктов горения;
B’Д = 1450 м3/ч – расход дыма, проходящего через рекуператор;
tух = 1347 ˚C – температура дыма на выходе из печи;
t’д = 1224 ˚C – температура дыма перед рекуператором;
t”д = 540 ˚C – температура дыма за рекуператором;
ρд = 1,23 кг/м3 – плотность дыма;
W01 = 1 м/с – начальная скорость дымовых газов.
Эскиз дымового тракта с размерами показан на рисунке 6.1.
Рис.6.1 Эскиз дымового тракта печи
Площадь поперечного сечения на разных участках дымового тракта
.
В рабочем пространстве печи имеется n = 8 дымовых расположенных на боковых стенках симметрично по четыре с каждой стороны. Площадь каждого окна
.
Исходя из Fокна возьмём его размеры равными 0,18×0,18 м.
Уточним скорость движения газов на высоте:
Эквивалентный диаметр канала
.
где Fk – площадь поперечного сечения канала, м2; П – периметр поперечного сечения канала, м.
Динамический напор газа на этом участке
.
где ρ0 – плотность газа при нормальных условиях (0 ˚С, 101 кПа), кг/м3; W0 – скорость газа на рассматриваемом участке газопровода, отнесенная к нормальным условиям, м/с; α = 1/273 – коэффициент объемного расширения газов, град-1; tг – средняя температура газа на рассчитываемом участке газопровода, ˚С.
Потери на трение на горизонтальном участке канала длиной 0,34м
.
где μ – коэффициент трения; l – длина участка, на котором определяются потери на трение, м; d – гидравлический диаметр трубопровода, м.
Потери при повороте канала на 90˚ без изменения его сечения
.
где К1 – коэффициент местного сопротивления, характеризующий данное сопротивление и представляющий отношение потерянного давления на этом сопротивлении к динамическому напору.
|
|
|
Потери на трение в дымопаде высотой 2 м
.
Потери на преодоление геометрического давления в дымопаде
.
.
где ρ0в и ρ0д – плотности воздуха и дымовых газов соответственно при нормальных условиях, кг/м3; tв и tг - температуры воздуха и дымовых газов, ˚С.
Потери на поворот 90˚ из дымохода в боковой канал с расширением потока
.
Определим потери напора при движении дымовых газов в горизонтальных боковых дымовых каналах печи до места их слияния в общий дымовой канал (боров), по которому газы движутся к основанию дымовой трубы. Размеры боковых каналов – 0,6×0,8м, т.о. площадь их поперечного сечения равна сумме площадей четырех вертикальных каналов, и, следовательно, средняя скорость дымовых газов в них будет равна скорости газов в дымопадах, т.е. W02 = W01 = 2,01 м /с.
Средняя температура дыма в боковых дымовых каналах
.
Динамический напор газа на этом участке
.
Эквивалентный диаметр бокового канала
.
Потери на трение в боковом канале до входа в боров
.
Потери при повороте бокового дымового канала на 90˚ без изменения его сечения
.
Определим потери напора при движении газов в борове от его начала до основания дымовой трубы. Среднее количество дымовых газов, проходящих через него, с учетом утечки дыма и подсоса воздуха
.
Скорость движения газов в борове
.
Площадь поперечного сечения борова
.
Примем, что высота борова Hб = 0,8 м, т.е. равна высоте бокового дымового канала. Ширина борова
.
Эквивалентный диаметр борова
.
Среднюю температуру в борове от его начала до рекуператора можно считать равной средней температуре дыма в боковых каналах, т.е. tср3 = tср2 = 1289˚С.
Динамический напор на этом участке
.
Потери на преодоление трения от начала борова до рекуператора (длина участка 1 м)
.
Определим потери давления в рекуператоре. При коридорном расположении труб (см. рис.5.1) коэффициент сопротивления
|
|
|
.
где n – число межрядных участков вдоль дымового канала; s1 – расстояние между осями труб в ряду, перпендикулярном движению дыма, м; s2 – расстояние между осями труб в ряду по ходу дыма, м; m и β – коэффициенты, определяемые из таблицы [3, с.31] в зависимости от соотношения (s1-dн)/s1.
Средняя температура дыма в рекуператоре
.
Динамический напор газа в рекуператоре
.
Потери напора в рекуператоре
.
Определим потери напора от рекуператора до дымовой трубы. Пусть при движении по борову дымовые газы охлаждаются на 1 градус на 1м его длины, тогда средняя температура дыма на это участке длиной 20м составит
.
Динамический напор газа на данном участке
.
Потери на преодоление трения (сечение борова то же, что и до рекуператора) на этом участке
.
Потери на дымовом регулирующем шибере с учетом степени его открытия на 50% составляют
.
Потери при повороте на 90˚ в дымовую трубку при K6 = 0,66
.
Общие потери при движении дымовых газов от рабочего пространства печи до основания дымовой трубы
.
Основой для расчета высоты дымовой трубы, которая обеспечивает удаление газов из печи, служит уравнение
,
где Рг, Рс, Рдин – соответственно геометрический, статический (пьезометрический) и динамический (скоростной) напоры, Па; Рп – потери напора на преодоление различных сопротивлений течению газа на пути его движения, Па.
Геометрический напор Ргтр (разрежение) столба горячего газа внутри трубы, окруженной более холодным воздухом, должен покрыть потери напора при прохождении газов по дымовому тракту РП, потери на трение в самой трубе Ртр и потери на выхлоп в устье трубы Рвых.
С помощью дымовой трубы обеспечивается движение газов в печи при условии, если она создает разряжение, не менее РП. Действительное разряжение, создаваемое трубой, должно быть больше рассчитанной потери давления на 30-50% (берем 30%) на случай возможного последующего форсирования работы печи или увеличения сопротивления по дымовому тракту, т.е.
,
Далее исходя из Pэф = 56,7 Па и tср5 = 530ºC по графику рис.7/б [4, с.48] определи, что высота трубы H = 15м.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выполнив курсовой проект на тему "Тепловой расчет и конструирование печи", я познакомился с современными методиками расчета основных процессов, определяющих тепловую работу печей, а также качественные и количественные связи между параметрами, обеспечивающими требуемый технологический режим нагрева металла.
|
|
|
Возможно, полученные знания помогут мне в дальнейшей инженерной деятельности успешно решать проблемы, связанные с технологиями современного материаловедения.
Список литературы.
1. Казанцев Е.И. Промышленные печи: Справочное руководство для расчётов и проектирования. - М.: Металлургия, 1975. – 368с.
2. Расчёты горения топлива, параметров нагрева металла в печах периодического действия: Методические указания. В.И.Становой, А.А.Буйлов.
3. Расчёты теплового баланса и рекуператора. Аэродинамические расчёты камерных садочных печей: Методические указания. В.И.Становой, А.А.Буйлов.
|
|
|
