Розрахунок інжекційного пальника середнього тиску

4. Розрахунок інжекційного пальника середнього тиску

Вихідні дані для розрахунку:

- продуктивність пальника V = 5,5-8 м³/год;

- тиск перед пальником Р=25,7 кПа;

Розрахунок складається з визначення наступних конструктивних елементів пальника: сопла, горловини змішувача, конфузора і розмірів вогневих отворів.

Визначається теоретично необхідна кількість повітря для горіння газу V_т, м³/м³:

V_т = 0,0476· [0,5·Н₂ + 0,5·СО + Σ(m +n/4)·C_mH_n – О₂]. (4.1)

Дійсна кількість повітря при α=1,02, V_д, м³/м³, визначається за формулою

V_д = α·V_т.(4.2)

V_д = 1,02·9,624=9,82 м³/м³.

Задаємося швидкістю витікання газоповітряної суміші з пальника W_кр=10 м/с, температура суміші на виході з кратера t_кр= 130 ^ºС (кратер охолоджується повітрям) і знаходимо площу кратера f_кр, м²і діаметр кратера d_кр, м, за формулами

 (4.3)

 (4.4)

Обчислюється перетин f_д, м², і діаметр вихідного кінця диффузора d_д, м:

f_д = (1,5÷2)·f_кр; (4.5)

 (4.6)

f_д = 1,5·0,0024=0,0037 м²;

Діаметр горловини d_г, м:

d_г = 0,55·d_д. (4.7)

d_г = 0,55·0,068=0,038 м.

Робиться перевірка балансу енергії, кДж/м³, для того, щоб розташовувана енергія струменя газу, що випливає із сопла пальника, була більше усіх втрат енергії в пальнику і на виході з неї:

 (4.8)

де Е – прихід енергії, кДж/м³;

Е_п – витрати енергії на створення швидкості інжекційного повітря, кДж/м³;

Е_г – витрати енергії на зміну швидкості струменя газу, кДж/м³;

Е_д – витрати енергії в дифузорі, кДж/м³;

Е_н – витрати енергії у насадці-кратері пальника, кДж/м³;

Е_кр – витрати енергії с вихідною швидкістю газоповітряної суміші з кратера пальника, кДж/м³.

Визначається швидкість газоповітряної суміші в горловині , м/с за формулою

 (4.9)

де t_сум –температура газоповітряної суміші на виході з отворів, приймається рівній температурі повітря в приміщенні 20 ºС;

Швидкість виходу газу із сопла , м/с визначається за формулою

 (4.10)

Визначається енергія струменя газу, що випливає із сопла , м/с за формулою

 (4.11)

Визначаються витрати енергії на створення інжекційного повітря, , кДж/м³:

 (4.12)

Визначаються витрати енергії на зміну швидкості струменя газу в горловині пальника , кДж/м³:

 (4.13)

Швидкість руху газоповітряної суміші на виході з диффузора , м/с, визначається за формулою

 (4.14)

де t – температура газоповітряної суміші в горловині пальника приймається рівної 20 ⁰С.

Витрати енергії в дифузорі , кДж/м³ визначаються за формулою

 (4.15)

де  - коефіцієнт корисної дії дифузора; При  приймається 0,8.

Визначається щільність газоповітряної суміші у вихідному перетині диффузора , кг/м³:

 (4.16)

Визначаються витрати енергії в насадці , кДж/м³:

 (4.17)

Визначаються витрати енергії в кратері пальника , кДж/м³, але для цього визначається густина газоповітряної суміші на виході з кратера , кг/м³:

 (4.18)

 (4.19)

Перевірка балансу енергії в пальнику:

Визначається необхідний тиск газу при мінімальному навантаженні , Па:

 (4.20)

де  - коефіцієнт витрати, приймається за табл. 1.1 [3].

Межа регулювання навантаження пальника , складе:

 (4.21)

Визначається максимальна продуктивність пальника , м³/год, за формулою

 (4.22)

 м³/год, що більше 8 м³/год.

Визначаються діаметри сопла , мм і конфузора , мм:

 (4.23)

 (4.24)

де W_в - швидкість повітря в конфузорі, приймається рівною 1-2 м/с.

Визначаються довжини горловини, дифузора, конфузора, кратера і сопла:

 (4.25)

, приймаємо 250 мм;

 (4.26)

 (4.27)

 (4.28)

де α – кут розкриття дифузора, приймається щоб уникнути відриву струменя від стінок дифузора рівним 8 º;

β – кут розкриття конфузора, приймається 40 ^º;

β¹ – кут розкриття кратера, приймається 30 ^º.

Довжина , мм і діаметр , мм тунелю:

 (4.29)

 (4.30)

Список використаних джерел

1. Ионин А.А. Газоснабжение - М.: Стройиздат, 1989. – 439 с.

2. ДБН В.2.5-20-2001. Газоснабжение. К.: Госстрой Украины, 2001.-252 с.

3. Методические указания к расчету газовых горелок в курсовом проекте " Газоснабжение района города"/ Макеевка, ДонГАСА, 1987, 20 с.

4. Методичні вказівки до виконання курсового проекту "Газопостачання району міста або селища" (для студентів спеціальності 6.092100 "Теплогазопостачання і вентиляція")/ Укл.: В.І. Захаров, З.В. Удовиченко, О.В. Захаров – Макіївка: ДонНАБА, 2009. - 33 с.

5. СНиП 2.01.01.-82 Стоительная климатология и геофизика. /Госстой СССР-М., Стройиздат, 1983 г., 136с.