Розрахунок втрат тиску в повітропроводі
Завдання
Зміст
Вступ
1. Аеродинамічний розрахунок повітряного тракту
1.2 Розрахунок тиску втрат у повітропроводі
1.3 Розрахунок ділянки 1-2
1.4 Розрахунок ділянки 2-2
1.5 Розрахунок опору повітропідігрівача
1.6 Розрахунок ділянки 2-3
1.7 Розрахунок ділянки 3-4
1.8 Розрахунок ділянки 4-5
1.9 Опір пального пристрою
1.10 Вибір дутьового вентилятора
Вступ
У цій роботі необхідно виконати аеродинамічний розрахунок котельної установки. Для організації процесу горіння котлоагрегати оснащуються тягодутьевими пристроями: дутьовими вентиляторами, що подають повітря в топку, димососами для видалення з котла димових газів, а також димовими трубами. Сучасні котлоагрегати мають індивідуальні димососи та дутьові вентилятори. Для того щоб підібрати необхідні тягодуттьові пристрої та виконують аеродинамічний розрахунок котлоагрегату, який складається з двох частин. Спочатку виконується розрахунок повітряного тракту котлоагрегату. Метою цього розрахунку є підбір дутьового вентилятора. Друга частина включає розрахунок газового тракту. Головним завданням цього розрахунку є підбір димососа та димової труби. Усі необхідні дані представлені у завданні для виконання курсової роботи.
Аеродинамічний розрахунок
Повітряного тракту котлоагрегату.
Метою розрахунку є підбір дутьового вентилятора. Для підбору вентилятора, що подає повітря в топку котлоагрегату, необхідно знати його продуктивність Qв і натиск , Hв. Усі вихідні дані: температуру повітря, живий переріз, середню швидкість та інші дані беруться із теплового розрахунку.
Продуктивність вентилятора визначається заформулі:
де β1 – коефіцієнт запасу за продуктивністю;
Vв – кількість повітря, необхідне подачі в топку котла, м³/ч.
Vв = Bp ∙ V˚ ∙ (aт - ∆aт + ∆βх.в.) ∙ (273+tх.в.) / 273 , м³/год.
Vв = 13650 ∙ 4,5 ∙ (1,05 – 0,05 + 0,1) ∙ (273 + 30) / 273=74992,5м³/год.
Qв = 1,05 ∙74992,5= 78742,125м³/год.
Значення Bp, V, aт, ∆aт, ∆βх.в., tх.в ,β1 взяті з вихідних даних.
Натиск, що розвивається вентилятором, бути як
Hв = β2 ∆Pв, Па. [1,с.4], де β2 – коефіцієнт запасу за натиском β2=1,1
∆Pв – аеродинамічний опір повітряного тракту котлоагрегату.
Розрахунок величини ∆Pв ведеться у наступній послідовності:
- складання аксонометричної схеми повітряного тракту котлоавгрегату від повітрозабірного патрубка до останнього пальника;
- весь тракт розбивають на ділянки (на ділянках має бути постійна витрата та середня швидкість);
- для кожної ділянки визначаються втрати тиску від тертя та від місцевих опорів;
- знайдена сума втрат тиску ∑∆P від місцевих опорів, додається до опору пальника ∆Pгор:
Склали аксонометрическую схему повітряного тракту котлоагрегату і розбили весь тракт на п'ять ділянок, зазначених на схемі.
Розрахунок втрат тиску в повітропроводі.
∆Pтр = l ∙ l/de ∙½ ∙ r∙W², Па – втрати тиску від тертя;
∆Pм.с. = S ξ ∙ ½ ∙ r ∙ W², Па - втрати тиску
де l - коефіцієнт тертя, що залежить від числа Рейнольдса та коефіцієнта шорсткості стінок каналу kе, l для сталевих труб 0,02;
l - Довжина ділянки, м;
de – еквівалентний діаметр перерізу повітряного каналу, м;
де F – площа поперечного перерізу каналу, м ²;
П – периметр каналу, м;
r - густина повітря, кг/м³
r = r0 ∙ 273 / (273+tх.в.) = 1,293∙273 / (273+tх.в.), кг/м³,
де tх. – температура повітря, °C
r0 – щільність повітря за нормальних умов, кг/м³;
W – швидкість повітря, м/с;
W = Vв / 3600∙F, м/с,
де Vв - витрата повітря в цій трубі, м / год
F – площа поперечного перерізу труби;
S ξ – сума коефіцієнтів місцевих опорів
1.3 Розрахунок ділянки 1–2:
На ділянці знаходяться: повітрозабірний патрубок, шибер, кишеня, що всмоктує, а так само дифузор (конфузор) для з'єднання труби з кишенею, яка направляє повітря у вентилятор.
Площа поперечного перерізу:
F = Vв / 3600? W = 74992,5 / 3600? 15 = 1,389 м?;
Відповідно отриманої площі вибираємо за ГОСТом розміри та вид труби:
Труба 1000*1400 мм F = 1∙1,4 = 1,4 м²
de = 4∙1,4/2∙(1.4+2)=0.823м;
Розраховуємо швидкість повітря в трубі:
W = Vв / 3600? F = 74995,5 м / 3600? 1,4 = 14.879 м / с;
Щільність повітря за нормальної температури 30°C: r = 1,293∙273 / (273+30) = 1,165 кг/м³;
Динамічний напір: ½∙r∙W² = ½ ∙ 1,165 ∙14,879²=128,956 Па
Розраховуємо втрати від тертя:
∆Pтр = 0,02∙10/0.823 ∙128,956 =31.338 Па;
Коефіцієнти місцевих опорів у повітрозабірному патрубку та в шибері рівні, відповідно 0,3 та 0,1.
Тоді втрати тиску в повітрозабірному патрубку та шибері:
∆Р = (0,3 + 0,1) ∙ 128,956 =51.58 Па.
Втрати на ділянці:
∆Р = 31,338 + 51,58 = 82,981 Па.
Щоб визначити коефіцієнт місцевого опору дифузора, що з'єднує повітропровід з всмоктувальною кишенею, необхідно знати розміри вхідного отвору кишені, які залежать від діаметра вихідного отвору. Вихідкишені безпосередньо з'єднується із вхідним отвором дутьового вентилятора. Таким чином, необхідно вибрати вентилятор, але для цього необхідно знати натиск, який він розвиватиме повітряному тракті. Напір вентилятора залежить від втрат тиску на всьому повітряному тракті, тому розрахувавши втрати тиску на ділянках повітряного тракту після вентилятора, визначимо наближене значення напору. За цим значенням напору і значенням витрати повітря Qв виберемо тип дутьового вентилятора [2,215]. Потім, розрахувавши втрати тиску в дифузорі (конфузорі), що з'єднує всмоктувальну кишеню з трубою ділянки 1-2 і дифузора (конфузора) або різке звуження (розширення), що з'єднує трубу ділянки 2-2' з виходом вентилятора вносимо поправку значення створюваного вентилятором напору. Якщо ж такого напору вентилятор створити не може, необхідно буде вибрати інший вентилятор.
1.4 Розрахунок ділянки 2–2':
Ця ділянка повітропроводу з'єднує вихід вентилятора з повітропідігрівачем. На даній ділянці витрата та густина повітря залишаються такими ж, як і на ділянці 1-2, тобто VВ = 74992,5 м 3 /год. Якщо прийняти ділянці розміри воздуховода як у ділянці 1-2, тобто. 1000 х 1400 мм, то залишиться незмінним швидкість повітря та динамічний напір.
Розраховуємо втрати від тертя:
∆Pтр = 0,02 ∙ 15/0,823 ∙128,956 =47,007 Па;