Выбор горелочных устройств

5. Выбор горелочных устройств.

Для данной методической печи используем горелки типа “труба в трубе”.

 Примем следующее распределение тепла по зонам печи [8]:

- томильная зона – 15%;

- первая сварочная зона:

- верхняя – 20%;

- нижняя – 22,5%;

- вторая сварочная зона:

- верхняя – 20%;

- нижняя – 22,5%.

Число горелок в каждой зоне:

где S_г – шаг горелок [8], м;

 k – число рядов горелок.

Пропускная способность одной горелки по газу:

.

Давление газа перед горелкой принимаем 4 кПа, для воздуха – 0,5 кПа.

Первая сварочная зона.

Теплота сгорания топлива: Q_H^P=8095,6 кДж/м³.

Газ холодный (20°С): r_ГО=1,194 кг/м³.

Температура подогрева воздуха: t_В=454°С.

Удельный расход воздуха: V_В=2,1021 м³/м³.

Расход воздуха на горелку:

 Расчётный расход воздуха при подогреве его до 454^оС:

 где k =1,56 – коэффициент определяется по рис.5а [8].

 По рис.5а [8], по расчётному расходу воздуха и давлению перед горелкой 0,5 кПа определяем тип горелок: ДНБ-275/d_Г.

 Расчётный расход газа:

где k_t – определяется из рис.6 [8];

 k_p=1,31 кг/м³ – определяется из рис.7 [8].

При давлении 4 кПа и расчётном расходе газа V^Г_рас=0,405 м³/с диаметр газового сопла – d_Г =85 мм.

 Проверим скорости в характерных сечениях горелки. По рис.8[8] найдём скорости W_г²⁰=65 м/с и воздуха– W_в²⁰=20 м/c на выходе из горелки при t=20 ^оС.

 Действительные скорости сред:

 

 Отношение скоростей:

 Отношение скоростей находится в пределах допустимого [8]. По табл.4 [8] определяем размеры горелки ДНБ-275/85 (см. прил 1.).

 Скорость газовой смеси на выходе из носика горелки:

 Скорости движения сред в подводящих трубопроводах:

 

6. Расчет газового, воздушного и дымового трактов нагревательных печей.

 

6.1 Определение размеров газо- и воздухопроводов.

 

Участок 1 диаметром d₁(D₁) и длиной l₁(L₁) соединяет каждую горелку с раздаточным коллектором.

l₁ = 6 м – газопровод; L₁=3 м – воздухопровод; d₁ =D₅, a D₁= D₂

Участок 2 (зонный коллектор) диаметром d₂(D₂) и длиной l₂(L₂) обеспечивает равномерное распределение газа(воздуха) на группу горелок данной зоны отопления.

Задаемся рациональными скоростями движения газа и воздуха:

w^Г₂=15 м/с; w^В₂=8 м/с.

Площадь проходного сечения трубы для газа:

, где V₂=B^Б×0,225=2,971 м³/с.

Отсюда диаметр трубы:

;

Площадь проходного сечения трубы для воздуха:

, где V₂=B^Б×0,225=2,971 м³/с.

Отсюда диаметр трубы:

.

Длина l₂ =L₂=B_n+2=11,6 м.

Участок 3 диаметром d₃(D₃) и длиной l₃(L₃) соединяет зонный коллектор с печным. На нем размещают дроссельный клапан для плавного регулирования расхода газа(воздуха) на группу горелок зоны и измерительную диафрагму для контроля расхода газа (воздуха) на зону отопления.

l₃=L₃=12 м; d₃=d₂ =0,56154 м; D₃=D₂=0,76892 м.

Участок 4 диаметром d₄(D₄) и длиной l₄(L₄) обеспечивает подвод газа (воздуха) к печи из цехового газопровода (воздухопровода) и раздачу его по зонам коллектора.

Диаметр трубы газа:

;

Диаметр трубы под воздух:

.

Общая длина l₄=L₄=35 м.

 

6.2 Расчёт дымового тракта.

Дымовой тракт представляет собой систему каналов - боровов, обеспечивающих движение продуктов горения из печи к дымовой трубе. Расчет ведем в соответствии с типовой схемой дымового тракта методической печи. Скорость продуктов горения w₀₂=2,5 м/с [6].

1) Соединение печи с рекуператором.

Проходное сечение борова f₁=a´b=2,9×9,6=27,84 м², а длина l₁=5,5 м. Тогда:

2) горизонтальный участок – рекуператор с дымовой трубой.

Длина l₂=40 м. Проходное сечение борова:

Выбираем боров с проходным сечением f_Б=21 м² (см. рис.4), [6,прил.6].

Размеры борова: В=3944 (мм) и Н=5681 (мм).

Реальная скорость дымовых газов:

Схема дымового тракта представлена в прил. 2.

Рис.4. Дымовой боров.

6.3 Аэродинамический расчёт дымового тракта.

Потери давления на трение па первом участке (при `t₁=1000°C) :

где

Для кирпичных каналов l=0,05 Вт/(м×К).

Плотность дымовых газов r_ПС,0=1,31 кг/м³ .

Средняя температура газов на втором участке:

Потери давления на трение па 2-ом участке (при `t₂=875°C) :

где

Суммарные потери на трение:

 Расчет потерь давления на местных сопротивлениях.

Участок 1: при значениях b¢/ b=1,16 и h/ b¢=3,31 по приложению 8 [6] принимаем коэффициент местного сопротивления x₁=0,9, а при b¢/ b=2,2 и h/ b¢=1,47 - x₂=0,75.

 Потери давления находят по формуле:

 

Участок 2: при значении j=25° - угол открытия дросельного клапана в прямоугольном канале [6, прил.8] принимаем коэффициент местного сопротивления x₄=2, а при L/H=0,75 (задвижка – шибер в прямоугольном сечении) - x₅=0,6 и принимаем что x₃=1,4.Так как труба круглая h/ b¢=1 и b¢/ b=1,3 следовательно коэффициент местного сопротивления x₆=1. 

 Тогда потери давления находят по формуле:

Суммарные потери на местных сопротивлениях :

 

 Изменение геометрического напора, зависящее от вертикальных участков борова, рассчитывается по формуле:

где H – высота опускания продуктов в дымовом тракте,(5,5 м).

Расчет аэродинамического сопротивления рекуператора см. пункт 4.6.

Для дымового тракта разряжение, создаваемое дымовой трубой (с 50% запасом):

Библиографический список.

1. Соломенцев. С.Л. Расчёт горения топлива. –Липецк: ЛПИ, 1980. – 38с.

2. Лукоянов Б. И. Учебное пособие для расчета металлургических печей. – Воронеж: ВПИ, 1976. - 110с.

3. Соломенцев. С.Л. Тепловой баланс печи. –Липецк: ЛПИ, 1981. – 26с.

4. Наумкин В. А. Выбор конструкции и расчет керамических рекуператоров. –Липецк: ЛПИ, 1983. – 32с.

5. Соломенцев. С.Л. Методические указания по курсовому проектированию металлургических печей. –Липецк: ЛПИ, 1981.

6. Наумкин В. А. Расчёт газового, воздушного и дымового трактов нагревательных печей. –Воронеж: ВПИ, 1989. –56с.

7. Кривандин В. А., Марков Б. Л. Металлургические печи. –М.: Маталлургия, 1997. –463с.

8. Щапов Г. А., Карамышева Е. П. Выбор устройств для сжигания топлива в печах. Горелки типа “труба в трубе”. –Липецк: ЛПИ, 1985.