Методические указания часть 10

6. Расчет дымоотводящей системы
При расчёте дымоотводящей системы (дымовых каналов, боровов), определяется необходимое разряжение для удаления продуктов горения из печи, размеры дымовой трубы и каркаса печи. Расчет будем вести согласно методике представленной в [4].
Рисунок 6. Дымовой тракт.
Таблица 6.
Коэффициенты расхода воздуха и температуры в соответствующих точках
точки
1
2
3
ά
1.2
1.3
1.6
t, 0C
800
730
649
Количество продуктов сгорания в определенных сечениях:
Vд 
B  V м 3
,
;
с
3600
Vд 
3
23.12  V
 0.0064 V м ;
с
3600
Площади поперечных сечений дымового канала и борова:
F1=0.97 м2;
F2=1 м2.
Таблица 7.
Параметры, характеризующие дымовые газы в соответствующих точках
Величины
1
2
1.2
1.3
1.6
м3
1.38
1.38
1.38
м3
1.656
1.794
2.208
м3
2.61
2.61
2.61
м3
0.159
0.159
0.159
0.97
1
1
2
2.07
2.48
ά
L0, м3
Lά, м3
Vά, м3
VD, м3
F, м2
υ0 , м
Формулы для расчета
Точки
3
с
Lά= L0ά
VD= 0.0061Vά
υ0 = VD 
Потери давления на местных сопротивлениях рассчитаем исходя из формулы[4]:
   L    0   02
P   тр

d
2
Э

 



  1  T 273 , Н м ;

22
 800 
 1.31  1 
  5.16 H 2 ;
сечение 1-1 P1  0.5 
м
2
273 

2.07 2
 730 
1.31 1 
  10.33 H 2 ;
сечение 2-2 P2  1
м
2
273


2.48 2
 649 
1.31 1 
  6.79 H 2 ;
сечение 3-3 P3  1
м
2
 273 
Потери на трение:
2
l 0
P7  ТР 

  0  1    t  , H 2 ;
м
dЭ 2
3.5 2 2 2
 730 

 1.31  1 
  4.6 H 2 ;
в вертикальном канале P7  0.05 
м
0.92 2
273 

6 2.48 2
 649 
P8  0.05 

1.31 1 
  10.15 H 2 ;
в борове
м
0.64
2
 273 
Потери на геометрическое давление в вертикальном канале:
P9  H  g    a   г  , H
м2
;


1.31 
 1.29
P9  9.8  2.6  

 21.55 H 2 ;

м
20
730
1 

1
273
273 

Сопротивление рекуператора:
P10  30 H
м2
;
Суммарное сопротивление системы:
Pсум м  4   P1 6  P7  P8  P9  P10 , H
м2
;
Pсум м  4  22.72  10.15  21.55  50  4.6  171.18 H
м2
;
Расчет дымовой трубы
Суммарные сопротивления или потери давления по трассе в процессе эксплуатации печи, как правило, увеличиваются вследствие заноса дымовых каналов
пылью, увеличения подсоса воздуха через несплошности либо вследствие форсированной работы. По этим причинам величину суммарных потерь давления
при расчете дымовой трубы принимают на 15-20% больше рассчитанной.
 P
 P
p
 1.25  Pсум м ;
p
 1.25 177.18  221.475 H
м2
;
Скорость дымовых газов на выходе из трубы
 0 вых  2.0 м с ;
При VD=0.159 диаметр устья:
DУ  0.159
0.785  2.0
 0.318 м.
Тогда диаметр основания трубы
DО  DУ  1.5 , м;
DО  0.318  1.5  0.447 м.
Примем высоту трубы Н’=20 м. Тогда:
температура дымовых газов в устье:
tУ  t К  1.3  Н ' , 0 C;
tУ  649  1.3  20  623 0 C;
средняя температура по высоте трубы:
t K  tУ 0
, C;
2
649  623
tD 
 636 0 C ;
2
tD 
Найдем действительную высоту трубы по формуле [4]:
H 
 P
P
 
  ВО
 ДО
g 

1    t
1  tД
B

2
 OУ
2
  до  1    tУ 


  
  УО  1    t Д 
 3 D
2
У

2
OУ
, м;
где ζ- коэффициент местного сопротивления на выходе дымовых газов из
трубы в атмосферу равный 1.06;
λ- коэффициент трения о стенки трубы равный 0.05;
ρВО и ρДО- приведенные плотности воздуха и дымовых газов, кг
м3
;
Тогда действительная высота трубы составит
22
 623 
221.475  1.06  1.31 1 

2
 273 
H
 28 м.


1.31 
0.05 2 2
 636 
 1.29
9.8  




1
.
31

1 


20
636
3

0
.
318
2
1

 273 
1
273
273 

Пример: определить сумму потерь давления по пути продуктов сгорания от рабочего пространства печи до дымовой трубы (рис.). По расчетам горения топлива известно, что
L0=3,04 м3/м3; ΔV=0,72 м3/м3. Расход топлива составляет В=1600 м3/ч. Коэффициент расхода
воздуха и температура дымовых газов в направлении потока в контрольных точках, указанных на рис.70, имеют следующее значение:
Точки…………….1
2
3
α…………………..1,2
1,3
1,6
Температура,0С…. 800
740 500
Температура окружающего воздуха и воздуха, поступающего для горения, 200С.
Плотности: воздуха ρво=1,29кг/м3, продуктов сгорания ρдо=1,30 кг/м3. Кроме того, известно,
что сопротивление в рекуператоре составляет 50 н/м3.
Расчет. Секундные количества сгорания в контрольных сечениях (сечения I-II и II-II)
BV 1600V
VД 

 0,444  V м 3 / сек
3600
3600
Площади поперечных сечений вертикального канала и борова: ω I-I=1· 0,97=0,97 м3,
ωII-II=1· 1=1,00 м3.
Скорости в соответствующих сечениях определяют по формуле (..). Вычисления даны
в табл.47
Таблица 47
Результаты определений Vα, Vд и ω0
Значения величин
Значения величин
Величины
в контрольных точках
Величины
в контрольных точках
α
L0, м3/м3
Lα, м3/м3
ΔV, м3/м3
I
II
III
1,2
3,04
3,65
0,72
1,3
3,04
3,95
0,72
1,6
3,04
4,86
0,72
Vα, м3/м3
Vд, м3/сек
ω, м2
ω0, м/сек
I
II
III
4,37
1,94
0,97
2,00
4,67
2,07
1,00
2,07
5,58
2,48
1,00
2,48
Последовательное определение потерь давления по участкам трассы выполняют с помощью формул (..) и (..):
а) потери давления на местное сопротивление – вход в вертикальный канал из рабочего пространства печи – по формуле (..).
По данным [54, с.240, п.6], ξ=0,5. Скорость w0 берем по табл.47 для сечения ωI-I. Тогда
2,00 2
 800 
pм1  0,5
1,301 
  4,11 н 2
м .
2
273


б) Потери давления на трение в вертикальном канале – по формуле (..). Значение λтр для кирпичной кладки можно принять равным 0,05.
Приведенный диаметр
4  0,94
dэ 
 0,92 м.
2  1,0  2  0,94
Скорость и температуру принимаем средними по длине участка:
2,00  2,07
800  740
w0 
 2,04 м/сек; t 
 770 0 C ;
2
2
2
3,0 2,04
 770 
pтр1  0,05

 1,301 
  1,55 н 2
м .
0,97
2
 273 
Все последующие аналогичные и поэтапные расчеты систематизированы в табл.48;
в) препятствующие движению дымовых газов геометрическое давление в вертикальном канале на участке высотой 3 м находим по формуле (..), оно будет равно


 1,29
1,30 

p Г  9,81  3

 25,31 н/м2.
20
770 

1
1

273
273 

Таблица 48
Наименование
сопротивлений
Сопротивления на пути движения дымовых газов
w02
w0
t,0C 1+βt
dэ, м
ρдо
Вход в вертикальный
канал
Трение в вертикальном
канале
Резкий поворот на 900
Трение в борове
Сопротивление на шибере
Резкий поворот на 900
Сопротивление рекуператора
Итого
Геометрическое давление в вертикальном канале
Всего
λ
l
dэ
ξ
Δρ,
н/м2
2
2
кг/м
2,00
2,00
1,30
800
3,39
-
-
0,5
5,11
2,04
2,08
1,30
770
3,82
0,97
0,15
-
1,55
2,07
2,21
2,21
2,14
2,44
2,44
1,30
1,30
1,30
740
620
620
3,71
3,27
3,27
1,00
-
0,50
-
1,15
4,02
11,87
5,19
41,69
2,48
-
3,08
-
1,30
-
500
-
2,83
-
-
-
1,15
-
13,03
50,00
128,44
-
-
-
-
-
-
-
-
25,31
153,75