WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Критические числа Рейнольда, в зависимости от степени шероховатости и условий входа потока в трубопровод, находятся в области значений Reкр = 2300 - 3000. Такой поток носит переходной характер.

При ламинарном режиме движения газов по трубопроводу (для круглых труб) [1] 64 = =. (2.10) Re W d где - коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2/с. Значение в зависимости от температуры воздуха приведено в таблице 2.1.

В турбулентном режиме движения можно определить по формуле [1] 0. = 0.11 + ; (2.11) Re где - относительная шероховатость стенок трубопровода, равная отношению средней высоты бугорков к диаметру трубы.

В переходной области расчет проводят по формуле (2.11).

Таблица 2.1 – Кинематическая вязкость сухого воздуха при Р = 760 мм рт.ст.

t oC 0 10 20 30 100 200 250 300 350 400 450 13.3 14.2 15.1 16.0 23.1 34.8 40.6 48.3 55.5 63.1 71.2 73.м2/с 2.2.3 Расширение канала.

W W W W 1 2 1 расш = 360о расш а) б) 1 W 2 W расш =180о F1; W1 ; Pст F2; W2 ; Pст в) Рисунок 2.1 – Расширение потока:

а) постепенный переход от W1 до W2; б) угол расширения расш = 360°; в) внезапное расширение расш = 180° Расширение канала (рис. 2.1) означает переход от большей скорости W к меньшей W. Потери давления при расширении канала определяют по 1 формуле Ррасш = Рдин (2.12) расш где Рдин - динамическое давление до расширения;

W = f ( ) (2.13) расш расш 1- W fили = f ( ) (2.14) расш расш 1- ;

f f1 и f2 - площади поперечного сечения труб до и после расширения.

Функция f ( ) угла расширения канала представлена в таблице 2.2.

расш Таблица 2.2 – Функция f ( ) угла расширения канала расш,град 0 10 15 20 25 30 35 40 45 и более расш f ( ) 0 0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.80 0.95 1.расш 2.2.4 Сужение трубопровода.

Сужение трубопровода (рис 2.2) означает переход от меньшей скорости W к большей W. Потери давления при сужении канала определяют по 1 формуле Рсуж = суж Рдин (2.15) где Pдин – динамическое давление после сужения трубопровода;

W суж = 0.5 (1- cos ) 1- (2.16) W f или суж = 0.5 (1- cos ) 1- ; (2.17) 2 f – угол конфузора;

f1 и f2 – площади поперечного сеченая трубопровода до и после сужения.

суж а) F2;W2;PF1;W1;Pсуж=180о F1;W1;Pб) в) Рисунок – 2.2 Сужение потока 2.2.5 Поворот потока без изменения скорости.

Потери давления при повороте канала (рис. 2.3) Рпов = пов Рдин ; (2.18) R где пов = (1- cos) f ; (2.19) d R – радиус закругления канала.

R f =. (2.20) R d 1 + d В ламинарной области = 2, в турбулентной – является функцией числа Re. Для практических расчетов, начиная с Re 10000, можно принять = 1.1.

пов = 90о R d а) б) Рисунок – 2.3. Поворот потока 2.2.6 Потери давления на диафрагме.

Измерение расхода воздуха на печь производится с помощью диафрагмы. Потери давления на диафрагме определяют по формуле:

Рдиаф = диаф Рдин (2.21) где Рдин - динамическое давление в трубопроводе до и после диафрагмы.

Коэффициент сопротивления диафрагмы зависит от отношения диаметра диафрагмы dд к диаметру трубопровода dтр. Чем меньше dд / dтр, тем точнее измеряется расход воздуха, но тем больше будут и потери статического давления на диафрагме. Зависимость диаф от dд / dтр представлена в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Зависимость диаф от dд / dтр dд / d1 0 0.333 0.50 0.57 0.66 0.80 диаф 195.0 30.0 15.0 7.0 2.5 2.2.7 Потери давления на регулирующем клапане.

Для уменьшения расхода воздуха в трубопроводе устанавливается регулирующий поворотный клапан. Потери на клапане зависят от угла поворота кл и определены экспериментальным путем Ркл = кл Рдин (2.22) Зависимость кл от угла поворота клапана представлена в таблице 2.4.

Таблица 2.4 – Зависимость кл от угла поворота клапана кл,град 5 10 15 20 25 30 40 50 60 кл 0.24 0.52 0.9 1.54 2.51 3.91 10.8 32.6 118 При сокращении расхода воздуха на печь уменьшаются аэродинамические потери давления на трение и на местные сопротивления, между тем полное давление на выхлопе вентилятора остается практически одинаковым, как и при максимальном расходе. Избыток полного давления вентилятора расходуется на преодоление сопротивления регулирующего клапана. Клапан, установленный под углом от 0 до 25 градусов, имеет малое аэродинамическое сопротивление и не может существенно изменять расход воздуха. В связи с этим угол поворота клапана при максимальном расходе воздуха устанавливается не менее 30 градусов.

2.3 Пример выполнения задачи 1 "Определение потерь давления в воздухопроводе при движении воздуха от вентилятора к горелке" 2.3.1 Задание Определить аэродинамические потери давления при движении воздуха в воздухопроводе на пути от вентилятора к горелочному устройству, полное давление вентилятора и мощность электропривода.

Схема воздухопровода представлена на рисунке 2.4.

Варианты числовых исходных данных для выполнения расчета приведены в таблице 2.5.

2.3.2 Исходные данные:

Расход воздуха при нормальных условиях - Vo = 10000 м3/ч.

Общая длина трубопровода - lобщ = 50 м.

Угол поворота регулирующего клапана - кл = 30 град.

Отношение диаметра измерительной диафрагмы к диаметру трубопро вода dд / dтр = 0.5.

Углы поворота воздухопровода - пов.1 = 60 град, пов.2 = 30 град.

Угол сужения трубы перед горелкой - суж = 45 град.

Относительная шероховатость труб - = 0.05.

Скорость воздуха на выходе из горелки - W = 40 м/с.

гор Температура воздуха - tв = 20 оС.

Рисунок 2.4 – Схема воздухопровода Таблица 2.5 – Исходные данные для расчета кл, Vo, lобщ, tв пов.1 пов.2 суж dд / dтр W, № вагор о рианта м3/ч м град град С град град м/с 1 15000 40 30 60 30 45 0.05 0.5 40 2 12000 45 30 60 30 45 0.05 0.66 40 3 20000 35 30 60 30 45 0.05 0.5 30 4 24000 50 30 60 30 45 0.05 0.66 30 5 25000 60 30 70 20 45 0.05 0.5 40 6 22000 70 30 75 15 45 0.05 0.57 40 7 19000 55 30 60 30 45 0.05 0.5 35 8 14000 75 30 60 30 45 0.05 0.5 35 9 13000 80 30 60 30 45 0.05 0.5 40 10 26000 50 30 70 20 45 0.05 0.57 40 11 23500 40 30 70 20 45 0.05 0.66 30 12 27000 30 30 70 20 45 0.05 0.5 40 13 15500 60 30 70 20 45 0.05 0.5 45 14 18000 70 30 70 30 45 0.05 0.57 35 15 21500 80 30 80 30 45 0.05 0.66 30 16 24500 90 30 80 15 45 0.05 0.5 45 17 28000 100 30 65 10 45 0.05 0.57 40 18 16500 25 30 65 10 45 0.05 0.66 25 19 19500 85 30 70 20 45 0.05 0.5 30 20 22500 45 30 70 20 45 0.05 0.5 35 21 21000 35 30 80 30 45 0.05 0.57 30 22 11000 55 30 80 25 45 0.05 0.66 40 23 16000 65 30 80 25 45 0.05 0.5 40 24 17500 75 30 70 25 45 0.05 0.57 30 25 20500 85 30 70 35 45 0.05 0.66 30 2.3.3 Расход и плотность воздуха tв V = Vo 1+, м3/ч; V = 10000 1+ = 10733 м3/ч;

273 о 1. =, кг/м3; = = 1.2 кг/м3.

tв 1+ 1+ 273 2.3.4 Определение диаметра воздухопровода.

Принимаем скорость воздуха в воздухопроводе W = 10 м/с.

Площадь живого сечения воздухоопровода (м2) определяется по формуле dтр V f = =, (2.23) 4 3600 W тогда диаметр воздухопровода 4 V 4 dтр = = = 0.616 м.

3600 W 3600 2.3.5 Динамическое давление воздуха W 1.2 Рдин =, Па Рдин = = 60 Па.

2 2.3.6 Число Рейнольдса Значение выбираем из таблицы 2.1 по температуре tв.

W dтр 10 0.Re = Re = = 407947.

15.110-Так как Re = 407947, можно сделать вывод, что движение воздуха в воздухопроводе имеет турбулентный характер.

2.3.7 Коэффициент потерь давления на трение определяется по формуле (2.11) 0.25 0.68 0. = 0.11 + = 0.11 + = 0.052.

Re 2.3.8 Потери давления на трение lобщ Рпот.тр = Рдин, Рпот.тр = 0.052 60 = 253.2 Па.

dтр 0.2.3.9 Потери давления на регулирующем клапане Ркл = кл Рдин, Па.

При кл = 30 град, из таблицы 2.4 находим, что кл = 3.91.

Ркл = 3.91 60 = 234.6 Па.

2.3.10 Потери давления на измерительной диафрагме Рдиаф = диаф Рдин, Па.

При dд / dтр = 0.5, из таблицы 2.3 находим, что диаф = 30.

Рдиаф = 30 60 = 1800 Па.

2.3.11 Потери давления на первом повороте Рпов.1 = пов.1 Рдин, Па, где пов.1 = (1- cosпов.1) согласно формуле (2.19) при R = пов.1 = 1.1 (1- cos 60o ) = 0.Рпов.1 = 0.55 60 = 33 Па.

2.3.12 Потери давления на втором повороте пов.2 = 1.1 (1- cos30o) = 0.Рпов.2 = 0.147 60 = 8.84 Па.

2.3.13 Динамическое давление в выходном патрубке горелки:

W 1.2 гор Рдин.гор = = = 960 Па.

2 2.3.14 Потери давления при входе в горелку Рсуж = суж Рдин, Па.

По формуле (2.16) вычисляем суж W суж = 0.5 (1- cos ) 1- W гор 45 суж = 0.5 (1- cos ) 1- = 0.0357.

2 Тогда Рсуж = 0.0357 60 = 2.14 Па.

2.3.15 Потери давления на выходе из горелки.

На выходе из горелки теряется динамическое давление воздуха в выходном патрубке Рвых = Рдин.гор = 960 Па.

2.3.16 Суммарные потери давления (перепад полного давления) в воз духопроводе Рпот = Рполн = Рпот.тр + Ркл + Рдиафр + + Рпов.1 + Рпов.2 + Рсуж + Рвых = = 253.2 + 234.6 + 1800 + 33 + 8.8 + 2.14 + 960 = 3292 Па.

2.3.17 Полное давление вентилятора с запасом Рполн.вен = 1.2 Рполн = 1.2 3292 = 3950 Па.

2.3.18 Мощность на валу вентилятора V Рполн.вент Nвен =, кВт 3600 1000 в где в - к.п.д. вентилятора.

Принимаем в = 0.6.

Nвен = = 19.6 кВт.

36001000 0.2.3.19 Мощность электродвигателя для привода вентилятора Nвен Nдв = m, кВт м пер где м = 0.96 – 0.98 – механический к.п.д.; пер = к.п.д. передачи.

При непосредственном соединении вала двигателя и вентилятора пер = 1.0. При клиноременной передаче пер = 0.9 – 0.95.

m = 1.05 – 1.15 – коэффициент запаса мощности.

19.Nдв = 1.1 = 22 кВт.

0.97 1. ЗАДАЧА 2. Расчет горения смеси природного и доменного газов.

В настоящее время для отопления нагревательных и термических печей широко используется газообразное топливо, к достоинствам которого можно отнести легкость в управлении процессом горения, удобство транспортировки и простоту учета его расхода, возможность создания газовых смесей, обладающих различной теплотой сгорания, возможность подогрева топливных смесей с низкой теплотой сгорания и чистого доменного газа перед сжиганием до весьма высоких температур.

По характеру происхождения газообразное топливо можно разделить на естественное и искусственное. В черной металлургии из естественных видов газообразного топлива для отопления нагревательных печей используется природный газ с теплотой сгорания 33.5 – 35.6 МДж/м3, состоящий в основном из углеводородов (от 80 до 98 %).

Широкое применение нашли также искусственные горючие газы - доменный и коксовый, которые являются побочными продуктами, соответственно, доменного и коксового производств. Теплота сгорания коксового газа составляет 13.5 – 19 МДж/м3, доменного – 3.7 – 4.2 МДж/м3. Несмотря на низкую теплоту сгорания доменного газа, он широко используется в смеси с коксовым или природным газами для отопления высокотемпературных печных агрегатов.

При проектировании нагревательных и термических печей первым выполняется расчет горения топлива, поскольку он позволяет получить исходные данные, необходимые для выполнения последующих расчетов, связанных с определением общей тепловой мощности печи, расходов газообразного топлива и воздуха, количества продуктов сгорания, а также параметров внешнего теплообмена, технико-экономических показателей работы печи и тяги дымовой трубы.

Расчет горения топлива должен включать в себя следующие этапы:

1) Определение теплоты сгорания топлива по заданному составу. Если в печи сжигается смешанный газ (природно-доменная или коксодоменная смесь), то в качестве исходных данных задаются химические составы каждого из топлив, составляющих смесь, и низшая теплота сгорания смешанного газа. В этом случае расчет горения топлива начинается с определения состава смешанного газа.

2) Расчет теоретического и действительного расхода воздуха при заданном коэффициенте расхода воздуха.

3) Определение удельного выхода дыма и состава продуктов сгорания.

4) Составление материального баланса процесса горения для определения правильности расчета.

Базой для расчета горения топлива являются химические реакции горения составляющих топлива, которые дают сведения о составе продуктов сгорания и количестве теплоты, выделяющейся при горении.

2.4 Пример выполнения задачи 2 " Расчет горения смеси природного и доменного газов " 2.4.1 Задание Выполнить расчет горения смеси природного и доменного газов.

Определить: состав и плотность природно-доменной смеси (ПДС); расход воздуха для сжигания 1 м3 смеси газов; количество, состав и плотность продуктов горения топлива.

Составить материальный баланс горения топлива.

2.4.2 Исходные данные:

Состав природного и доменного газов приведен в таблице 2.6.

Содержание влаги в 1 м3 сухого доменного газа (табл. 2.7) – fд.г = 35 г/м3.

Теплота сгорания природно-доменной смеси: Qнр = 12.55 МДж/м3 =.см = 12550 кДж/м3(табл. 2.7).

Природный газ - сухой;

Коэффициент расхода воздуха (для всех вариантов расчетов) n = 1.1.

Таблица 2.Состав природного и доменного газов, % № Газ СО СО2 СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 Н2 N2 О1 Природный - 0.3 89.9 3.1 0.9 0.4 - 5.2 0.2 2 Доменный 27.4 10 0.9 - - - 3.3 58.4 - Таблица 2.7 – Исходные данные для расчета Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 fд.г., г/м3 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30 35 40 Qнр,.см 10 12 14 15 16 18 20 22 10.5 17 11 13 11.МДж/мПродолжение таблицы 2.Вариант 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 fд.г., г/м3 30 35 40 30 35 40 30 35 40 30 35 40 Qнр,.см 7 8 9 8.5 9.5 19 12.5 16.5 18.5 21.5 14.5 20.5 МДж/м2.4.3 Расчет состава природно-доменной смеси.

Пересчет состава сухого доменного газа на влажный.

Объемный процент водяных паров во влажном доменном газе 100 fд.г 0.1244 fд.г 100 Н2О = = = = 4.173%.

803.6 + fд.г 1 + 0.1244 fд.г 803.6 + Коэффициент пересчета состава сухого доменного газа на влажный 100 - H2O 100 - 4. Кд.г = = = 0.9583.

100 Состав влажного доменного газа:

вл с СН = Кд.г СН = 0.9583 0.9 = 0.862 %;

4 вл с СO2 = Кд.г СO2 = 0.9583 10 = 9.583% и т.д.

Результаты расчета состава влажного доменного газа представлены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 – Состав влажного доменного газа, % Газ СН4 СО2 N2 СО Н2 Н2О Доменний 0.862 9.583 55.965 26.26 3.16 4.17 Определение теплоты сгорания газов Qнр =126.7 СО + 108 Н2 + 358 СН + 590 С2Н4 + 555 С2Н2 +, кДж/м3.

+ 636 С2Н6 + +913 С3Н8 + 1185 С4Н10 + 1465 С5Н12 + 234 Н2S Природный газ (см. состав природного газа в таблице 2.6) р Qн пг = 358 89.9 + 636 3.1+ 913 0.9 +1185 0.4 = 35451.5 кДж/м3.

Доменный газ (см. состав влажного доменного газа в таблице 2.8) р Qн дг =126.7 26.26 +108 3.16 + 358 0.862 = 3977 кДж/м3.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.