Расчет потерь напора в газоходе и определение высоты дымовой трубы

 

Расчет потерь напора в газоходе

Суммарные потери напора в газоходе рассчитываются:

 

 

где  - потери напора на местное сопротивление, Н/м2;

 - потери напора на трение, Н/м2;

 - потери геометрического напора, Н/м2.

Размеры вертикальных каналов:

 

b1 =1,15 м;

l1 =0,85 м;

h1 =3,2 м.

 

Размеры горизонтальных каналов:

 

b2 =1,25 м;

l2 =5,9 м;

h2 =1,5 м.

Размеры центрального борова:

 

b3 =1,35 м;

l3 =8,3 м;

l4 =53 м;

h3 =1,7 м.

 

Потери напора в рекуператоре hрек=55 Н/м2.

Принимаем падение температуры в горизонтальных участках 2 °С на 1 метр длины. В вертикальных участках - 20 °С на 1 метр длины. Падение температуры в дымовой трубе 1°С на 1 метр длины. Падение температуры в рекуператоре 400 °С.

Определяем объем дымовых газов, м3/с:

 

 

Разбиваем дымовой тракт на участки (рис.3).

 

Рис.3. Схема дымового тракта печи

Первый участок

Местные потери, Н/м2:

 

 

где  - сумма коэффициентов местных сопротивлений (поворот на 900 и внезапное сужение);

w0 - скорость движения газов по газоходу, м/с:

 

 

Температура газов в конце первого участка, °С:

 

,

 

Определяем гидравлический диаметр газохода, м:

 

 

Определяем критерий Рейнольдса для данного участка:

 

,

 

где ν - кинематический коэффициент вязкости дымовых газов при средней температуре газов м2/с.

Определяем коэффициент трения для турбулентного режима течения газов:

 

 

Определяем потери напора на трение, Н/м2:

 

 

 - средняя температура газов по длине газохода, °С:

 

.

 

Потери геометрического напора, Н/м2:

 

 

Второй участок

Местные потери, Н/м2:

 

 

где  - сумма коэффициентов местных сопротивлений (поворот на 900 и внезапное расширение);

w0 - скорость движения газов по газоходу, м/с:

 

Температура газов в конце второго участка, °С:

 

,

 

Определяем гидравлический диаметр газохода, м:

 

 

Определяем критерий Рейнольдса для данного участка:

 

,

 

Определяем коэффициент трения для турбулентного режима течения газов:

 

 

Определяем потери напора на трение, Н/м2:

 

 

 - средняя температура газов по длине газохода, °С:

.

 

Третий участок

На данном участке нет местных сопротивлений.

Определяем скорость движения газов по газоходу, м/с:

 

 

Температура газов в конце третьего участка, °С:

 

.

 

Определяем гидравлический диаметр газохода, м:

 

 

Определяем критерий Рейнольдса для данного участка:

 

,

 

Определяем коэффициент трения для турбулентного режима течения газов:

 

Определяем потери напора на трение, Н/м2:

 

 

 - средняя температура газов по длине газохода, °С:

 

.

 

Четвертый участок

Местные потери, Н/м2:

 

 

где  - сумма коэффициентов местных сопротивлений (поворот на 900);

w0 - скорость движения газов по газоходу, м/с:

 

 

Температура газов в конце четвертого участка, с учетом установки рекуператора между третьим и четвертым участком, °С:

 

,

Определяем гидравлический диаметр газохода, м:

 

 

Определяем критерий Рейнольдса для данного участка:

 

,

 

Определяем коэффициент трения для турбулентного режима течения газов:

 

 

Определяем потери напора на трение, Н/м2:

 

 

 - средняя температура газов по длине газохода, °С:

 

.

 

Определяем полные потери напора в газоходе, Н/м2:

 

Расчет высоты дымовой трубы

Из условия, что площадь основания дымовой трубы равна площади сечения четвертого участка газохода, а диаметр устья дымовой трубы в 1,5 раза меньше диаметра её основания, получаем:

 

;

;

;

.

 

Тогда средний диаметр дымовой трубы, м:

 

.

 

Определяем скорости движения газов на входе и выходе трубы, м/с:

 

.

 

Средняя скорость движения газов, м/с:

 

.

Предварительно принимаем высоту трубы равной 33 м, тогда температура газов на выходе из дымовой трубы составит, °С:

 

,

 

тогда средняя температура дымовых газов, °С:

 

.

 

Определяем плотность дымовых газов при средней температуре, кг/м3:

 

.

 

Определяем критерий Рейнольдса:

 

,

 

Определяем коэффициент трения для турбулентного режима течения газов:

 

 

Высота дымовой трубы находится из выражения:

 

Подставляем значения:

 

 

После вычислений получаем, что высота дымовой трубы равна:

Н=33 м.

Список используемой литературы

 

1. Проектирование топливных нагревательных печей: Метод. Указания по курсовому проектированию / Сост. О.Г. Шишканов; КГТУ. Красноярск, 2007г.

2. Высокотемпературные теплотехнологические процессы и установки: Учебное пособие / Под ред. В.А. Кулагина. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2007 г.

.   Мастрюков Б.С. Теория, конструкция и расчеты металлургических печей. Т.2. Расчеты металлургических печей. М.: металлургия, 2006 г.

.   Миткалинный В.И., Кривандин В.А. Металлургические печи: Атлас. М.: Металлургия, 2007 г.