Расчет потерь напора в газоходе
Суммарные потери напора в газоходе рассчитываются:
где - потери напора на местное сопротивление, Н/м2;
- потери напора на трение, Н/м2;
- потери геометрического напора, Н/м2.
Размеры вертикальных каналов:
b1 =1,15 м;
l1 =0,85 м;
h1 =3,2 м.
Размеры горизонтальных каналов:
b2 =1,25 м;
l2 =5,9 м;
h2 =1,5 м.
Размеры центрального борова:
b3 =1,35 м;
l3 =8,3 м;
l4 =53 м;
h3 =1,7 м.
Потери напора в рекуператоре hрек=55 Н/м2.
Принимаем падение температуры в горизонтальных участках 2 °С на 1 метр длины. В вертикальных участках - 20 °С на 1 метр длины. Падение температуры в дымовой трубе 1°С на 1 метр длины. Падение температуры в рекуператоре 400 °С.
Определяем объем дымовых газов, м3/с:
Разбиваем дымовой тракт на участки (рис.3).
Рис.3. Схема дымового тракта печи
Первый участок
Местные потери, Н/м2:
где - сумма коэффициентов местных сопротивлений (поворот на 900 и внезапное сужение);
w0 - скорость движения газов по газоходу, м/с:
|
|
Температура газов в конце первого участка, °С:
,
Определяем гидравлический диаметр газохода, м:
Определяем критерий Рейнольдса для данного участка:
,
где ν - кинематический коэффициент вязкости дымовых газов при средней температуре газов м2/с.
Определяем коэффициент трения для турбулентного режима течения газов:
Определяем потери напора на трение, Н/м2:
- средняя температура газов по длине газохода, °С:
.
Потери геометрического напора, Н/м2:
Второй участок
Местные потери, Н/м2:
где - сумма коэффициентов местных сопротивлений (поворот на 900 и внезапное расширение);
w0 - скорость движения газов по газоходу, м/с:
Температура газов в конце второго участка, °С:
,
Определяем гидравлический диаметр газохода, м:
Определяем критерий Рейнольдса для данного участка:
,
Определяем коэффициент трения для турбулентного режима течения газов:
Определяем потери напора на трение, Н/м2:
- средняя температура газов по длине газохода, °С:
.
Третий участок
На данном участке нет местных сопротивлений.
Определяем скорость движения газов по газоходу, м/с:
Температура газов в конце третьего участка, °С:
.
Определяем гидравлический диаметр газохода, м:
Определяем критерий Рейнольдса для данного участка:
,
Определяем коэффициент трения для турбулентного режима течения газов:
Определяем потери напора на трение, Н/м2:
|
|
- средняя температура газов по длине газохода, °С:
.
Четвертый участок
Местные потери, Н/м2:
где - сумма коэффициентов местных сопротивлений (поворот на 900);
w0 - скорость движения газов по газоходу, м/с:
Температура газов в конце четвертого участка, с учетом установки рекуператора между третьим и четвертым участком, °С:
,
Определяем гидравлический диаметр газохода, м:
Определяем критерий Рейнольдса для данного участка:
,
Определяем коэффициент трения для турбулентного режима течения газов:
Определяем потери напора на трение, Н/м2:
- средняя температура газов по длине газохода, °С:
.
Определяем полные потери напора в газоходе, Н/м2:
Расчет высоты дымовой трубы
Из условия, что площадь основания дымовой трубы равна площади сечения четвертого участка газохода, а диаметр устья дымовой трубы в 1,5 раза меньше диаметра её основания, получаем:
;
;
;
.
Тогда средний диаметр дымовой трубы, м:
.
Определяем скорости движения газов на входе и выходе трубы, м/с:
.
Средняя скорость движения газов, м/с:
.
Предварительно принимаем высоту трубы равной 33 м, тогда температура газов на выходе из дымовой трубы составит, °С:
,
тогда средняя температура дымовых газов, °С:
.
Определяем плотность дымовых газов при средней температуре, кг/м3:
.
Определяем критерий Рейнольдса:
,
Определяем коэффициент трения для турбулентного режима течения газов:
Высота дымовой трубы находится из выражения:
Подставляем значения:
После вычислений получаем, что высота дымовой трубы равна:
Н=33 м.
Список используемой литературы
1. Проектирование топливных нагревательных печей: Метод. Указания по курсовому проектированию / Сост. О.Г. Шишканов; КГТУ. Красноярск, 2007г.
2. Высокотемпературные теплотехнологические процессы и установки: Учебное пособие / Под ред. В.А. Кулагина. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2007 г.
. Мастрюков Б.С. Теория, конструкция и расчеты металлургических печей. Т.2. Расчеты металлургических печей. М.: металлургия, 2006 г.
. Миткалинный В.И., Кривандин В.А. Металлургические печи: Атлас. М.: Металлургия, 2007 г.