Трубчатые воздухоподогреватели

Расчет газового тракта

 

Общие указания

Расчет газового тракта ведется на номинальную нагрузку котельного агрегата при наличии выполненного теплового расчета на ту же нагрузку. Поэтому основные исходные данные – скорости и температуры газов по тракту, живые сечения и прочие конструктивные данные по конвективным газоходам агрегата, за исключением значений эквивалентного диаметра, принимаются из теплового расчета.

Сопротивления отдельных газоходов рассчитываются по средним для данного газохода условиям (скорости, температуры и т.п.), за исключением отдельных местных сопротивлений, сосредоточенных в начале или в конце данного газохода. Последние рассчитываются по условиям для того участка тракта, к которому эти местные сопротивления отнесены.

При расчете сопротивления поворота, лежащего между двумя раздельно рассчитываемыми пучками, допускается в качестве начальной и конечной скоростей принимать расчетные скорости из теплового расчета, отнесенные к средним температурам потока и избыткам воздуха в этих же пучках, не уточняя их для температуры и избытка между пучками.

, Па,

где h_д1, h_д2 - определяются по соответствующим для каждого пучка значениям скорости и температуры потока по графику рис. 16, с. 185.

Коэффициенты сопротивления поворотов между пучками принимаются в соответствии с рекомендациями на с. 70.

Ввиду того, что расчет не учитывает ряда специфических моментов, характерных для протекания потока в действительных условиях, теоретически рассчитанные сопротивления отдельных газоходов агрегата корректируются умножением на поправочный коэффициент k. Значения этого поправочного коэффициента для различных конструктивных типов газоходов при нормальной степени загрязнения, т.е. без недопустимо больших отложений, забивающих сечения, получены в результате обработки ряда промышленных испытаний котельных агрегатов и приводятся ниже в разделах, посвященных соответствующим элементам агрегата.

 

Змеевиковые пучки (перегреватели, гладкотрубные экономайзеры и переходные зоны) и ширмовые поверхности

К этому типу относятся все трубные пучки, состоящие из большого количества рядов поперечно омываемых газами труб малого диаметра (< 51 мм). Продольное омывание таких пучков встречается редко и то лишь частичное.

Сопротивление змеевиковых пучков, омываемых чисто поперечным потоком, рассчитывается обычным путем, не требующим особых пояснений.

Ширмовые (полурадиационные) поверхности представляют собой по газовой стороне ряд параллельно включенных каналов, стенки которых образованы из большого количества труб малого диаметра. Движение газов направлено чаще поперек, а иногда вдоль этих труб.

Из-за большой относительной ширины каналов коэффициент сопротивления ширм, даже при поперечном омывании труб, очень мал. С учетом этого можно во всех случаях рассчитывать сопротивление, принимая, что ширмы омываются продольным потоком. При этом следует ввести ряд упрощений.

Сопротивление и самотяга ширм, расположенных на выходе из топки, вообще не учитываются, так как при относительно малых скоростях газов, высоких температурах и больших шагах между лентами обе величины примерно компенсируют друг друга.

Сопротивление ширм, расположенных в газоходе, учитывается при скоростях газов более 10 м/с. При этом, как сказано, расчет ведется для продольного омывания по средней длине пути. Для упрощения вместо эквивалентного диаметра канала в формулу подставляется удвоеннный шаг между ширмами. Коэффициент сопротивления трения с учетом увеличенной шероховатости составляет λ=0,04.

Суммарное сопротивление подвесного перегревателя при наличии поворота газов на 90 ^о внутри пучка складывается из:

- сопротивления поперечно омываемой части, определенного по скорости, рассчитанной по сечению входа в пучок, и по полному количеству рядов труб;

- сопротивления продольно омываемой части на длине, равной расстоянию между серединой входного газового окна и концом нижних петель;

- сопротивления поворота в пучке на 90^о, рассчитанного по тем же сечениям поперечного и продольного омывания.

Поправочный коэффициент k для змеевиковых пучков и ширмовых поверхностей при нормальной степени их загрязнения принимается равным 1,2.

 

Газопроводы

Газопроводы на участке воздухоподогреватель - золоуловитель рассчитываются по расходу и температуре уходящих газов (за воздухоподогревателем), взятыми из теплового расчета. Газопроводы на участках золоуловитель – дымосос и за дымососом рассчитываются по расходу и температуре газов у дымососа. При отсутствии золоуловителей газопроводы от воздухоподогревателя до дымососа рассчитываются по расходу газов у дымососа. Для удобства расчета обычно целесообразно определить секундные расходы газов и по ним рассчитать скорости.

Расход газов у дымососа подсчитывается по формуле

, м³/с,

где В_р - расчетный расход топлива с учетом механического недожога, кг/с; V_ух - объем продуктов горения на 1 кг топлива при избытке воздуха за воздухоподогревателем, м³/кг; Δα - присос воздуха в газопроводах за воздухоподогревателем; - теоретическое количество воздуха на 1 кг топлива, м³/кг; - температура газов у дымососа, ºС.

Присосы воздуха за воздухоподогревателем принимаются Δα = 0,001 на 1 м длины стальных газопроводов и Δα = 0,005 на 1 м длины кирпичных боровов; для золоуловителей циклонного типа или скрубберов Δα=0,05; для электрофильтров Δα=0,1.

Величины В_р , V_ух и принимаются непосредственно из теплового расчета.

Температура газов у дымососа при величине присоса за воздухоподогревателем Δα ≤ 0,1 принимается равной температуре газов за воздухоподогревателем ( из теплового расчета). При присосе за воздухоподогревателем Δα > 0,1 она определяется по приближенной формуле

, °С,

где α_ух и - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах (за воздухоподогревателем) и их температура, °С; t_хв – температура холодного воздуха, °С.

При скоростях газов меньше 12 м/с сопротивление трения в газопроводах не учитывается. При скоростях газов 12-25 м/с сопротивление трения подсчитывается только для одного-двух наиболее длинных участков постоянного сечения, и полученная величина умножается на отношение суммарной длины газопровода к длине рассчитанных участков. При подсчете сопротивления трения для железных нефутерованных газопроводов принимается приближенное значение коэффициента λ = 0,02, а для железных футерованных или кирпичных каналов при d_э ≥ 0,9 м λ = 0,03 и при d_э < 0,9 м λ = 0,04.

Местные сопротивления газопроводов представляют собой повороты, разветвления, изменения сечения и шиберы (заслонки). Все местные сопротивления рассчитываются как обычно. Величина коэффициента местного сопротивления ξ определяется в зависимости от формы сопротивления по соответствующим графикам. При расчете участка с различными сечениями все коэффициенты местных сопротивлений участка для упрощения приводятся к одной скорости по формуле

и общее сопротивление участка рассчитывается по сумме приведенных коэффициентов.

Местные сопротивления, для которых заведомо величина ξ < 0,1, в расчетах при искусственной тяге не учитываются, если их не больше двух на участке; при трех и более сопротивлениях с ξ < 0,1 они учитываются упрощенно величиной ξ = 0,05 на каждое из таких сопротивлений, отнесенной к скорости на любом участке тракта.

Плавные повороты в условиях котельных газопроводов (с R/b или R/d ≥ 0,9) представляют собой обычно относительно малое сопротивление, и поэтому коэффициент местного сопротивления плавных поворотов при искусственной тяге и скоростях газов не выше 25 м/с принимается постоянным независимо от определяющих размеров поворота, ξ = 0,3. Это значение относится к повороту на угол 90^о, а для других пересчитывается пропорционально углу поворота.

Коэффициенты местного сопротивления резких поворотов определяются в зависимости от их форм согласно указаниям с. 69.

Коэффициенты местного сопротивления для резких изменений сечения в газопроводах определяются по графику рис.20, с. 191. При этом сопротивление резких изменений сечения до 15 % (F_м/F_б ≥ 0,85) не учитывается. Не учитываются также сопротивления плавных увеличений сечения (диффузоров) до 30 % (F₂/F₁≤ 1,3) и плавных уменьшений сечения (конфузоров) при любом соотношении сечений в случае угла раскрытия α < 45^о.

Все указанные выше упрощения расчета отдельных небольших сопротивлений в газопроводах применяются только при искусственной тяге.

Потери давления, связанные с наличием на дымососах двухстороннего всасывания прямых всасывающих карманов, поставляемых вместе с дымососами и являющихся их неотъемлемой частью, отдельно не учитываются, так как учтены в заводской характеристике машины.

Коэффициент сопротивления диффузора, установленного непосредственно за напорным патрубком дымососа (дутьевого вентилятора), определяется по графику рис.21, с. 191 в зависимости от степени его расширения и относительной длины. Последняя равна отношению длины диффузора к длине стороны начального сечения, лежащей в плоскости большего угла раскрытия, а при равных углах раскрытия – к длине бόльшей стороны.

Коэффициенты сопротивления типовых входов в дымовую трубу, отнесенные к скорости в подводящем газоходе, принимаются ξ_вх = 0,9 или ξ_вх = 1,4 в зависимости от схемы входа.

Сопротивление подводящих и отводящих газопроводов у золоуловителей рассчитывается совместно с остальными газопроводами. Сопротивление большинства золоуловителей определяется аналогично всем местным сопротивлениям. Динамическое давление, входящее в формулу, определяется по графику рис. 16, с. 185; для каждого типа золоуловителя указывается, по какой скорости рассчитывается сопротивление.

Коэффициенты сопротивления золоуловителей принимаются в зависимости от их конструкции. Для электрофильтров дается непосредственно величина сопротивления.

Для типового батарейного циклона с закручивающими лопатками и безударным входом коэффициент сопротивления ξ_бц = 65.

Для устанавливавшихся ранее батарейных циклонов с элементами, имеющими лопаточный закручивающий аппарат типа «розетка», ξ^л ≈ 90, а при элементах, имеющих двухходовые закручивающие витки типа «винт», ξ^в ≈ 85.

Расчетная скорость определяется по суммарной площади сечений всех циклонных элементов

F_о = n 0,785d², м²,

где n – количество параллельно включенных циклонных элементов в батарее; d – внутренний диаметр корпуса циклонного элемента, м.

 

Самотяга

Величина самотяги любого участка газового тракта, включая и дымовую трубу при искусственной тяге, при давлении на входе в котел до 1,1 ата вычисляется по формуле

, Па,

где Н - расстояние по вертикали между серединами конечного и начального сечений данного участка тракта, м; ρ^о - плотность дымовых газов при 760 мм рт.ст. и 0 °С, кг/м³; - средняя температура газового потока на данном участке, °С; 1,2 - плотность наружного воздуха при 760 мм рт.ст. и температуре 20 °С; при температуре, отличающейся от 20 °С более чем на 10 °С, подставляется соответствующее значение плотности воздуха, кг/м³.

При направлении потока вверх самотяга положительна (знак плюс), вниз – отрицательна. В первом случае она уменьшает перепад полных напоров тракта, а во втором – увеличивает.

Величина самотяги на 1 м высоты h'_с, Па, при температуре наружного воздуха 20 °С непосредственно определяется по нижнему полю графика рис.23, с.192 в зависимости от объемной доли водяных паров в дымовых газах и температуры газов. Величина при принятом избытке воздуха принимается из теплового расчета.

Для определения суммарной самотяги величина h'_с умножается на высоту H.

 

Расчет воздушного тракта

 

Расчет воздушного тракта, как и газового, ведется на номинальную нагрузку котлоагрегата. Все исходные данные: температура воздуха, живое сечение и средняя скорость воздуха в воздухоподогревателе и т.п. принимаются из теплового расчета.

Поправка на давление вносится в конце расчета к сумме сопротивлений всего тракта. Самотяга по тракту подсчитывается также отдельно.

 

Топочные устройства

Расчетная величина полного давления воздуха, необходимого для преодоления сопротивления топочного устройства, принимается равной:

а) при факельном сжигании в тех случаях, когда сопротивление тракта первичного воздуха преодолевается за счет мельничного вентилятора или самовентиляции мельницы – затрате давления на преодоление сопротивлений, возникающих при прохождении вторичного воздуха через горелку, сопла или шлицы, включая потерю динамического давления при выходе воздуха в топку. В тех случаях, когда сопротивление тракта первичного воздуха преодолевается за счет давления дутьевого вентилятора (схема с подачей пыли горячим воздухом, котлы с наддувом и т.п.), и общая потеря давления в этом тракте больше, чем в тракте вторичного воздуха, величина сопротивления топочного устройства определяется по указаниям «Норм расчета и проектирования пылеприготовительных установок». При установке в тракте первичного воздуха вентиляторов горячего дутья (ВГД) расчет потери давления в их тракте на участке до смесителей пыли ведется по приведенным выше указаниям, а на участке от смесителей до топки по указаниям «Норм расчета и проектирования пылеприготовительных установок»;

б) при слоевом сжигании – сопротивлению зонных коробов решетки и лежащего на решетке слоя топлива.

Сопротивление горелки (сопел или шлиц) по вторичному воздуху, включая потерю с выходной скоростью, выражается формулой

, Па,

где ξ - коэффициент сопротивления горелки, принимаемый в зависимости от типа горелки; для прямоточных горелок и сопел острого дутья (а также для шлиц вторичного воздуха шахтно-мельничных топок) ξ ≈ 1,5; W₂ - скорость вторичного воздуха при выходе из горелки или шлиц

, м/с,

где V₂ - объем вторичного воздуха, подаваемого через одну горелку, м³/с; F₂ - выходное сечение горелки (сопел или шлиц) по вторичному воздуху, м².

Динамическое давление, определяется по графику рис.16, с. 185.

Для определения сопротивления слоя топлива на решетке при слоевом сжигании следует пользоваться экспериментально установленными значениями давления воздуха под решеткой, отнесенными к номинальной нагрузке котла.

Указанные значения представляют собой только сопротивление слоя топлива вместе с колосниковым полотном; поэтому сопротивление всех воздухораспределительных органов (подводов к зонам и т.д.) определяется при расчете воздухопроводов.

 

Самотяга

Самотяга любого участка воздушного тракта подсчитывается по формуле

, Па.

При расчетной температуре наружного воздуха, не равной 20 °С, вместо величины 1,2 подставляется соответствующее значение плотности воздуха при 760 мм рт.ст.

Величина самотяги на 1 м высоты определяется по графику рис.23, с. 192.

Самотяга воздушного тракта подсчитывается только для двух участков. Первый участок – воздухоподогреватель, для которого расчетная высота принимается равной разности отметок ввода воздухопровода холодного воздуха и вывода воздухопровода горячего воздуха. Второй участок – весь воздухопровод горячего воздуха. Его расчетная высота принимается равной разности отметок входа горячего воздуха из воздухоподогревателя и входа в топку (по оси горелок или поверхности полотна решетки).

 

Основные положения

После определения расчетных величин расхода газов или воздуха и сопротивления тракта (по перепаду полных давлений) при номинальной нагрузке котла выбор вентилятора или дымососа сводится к подбору машины, обеспечивающей с соответствующими запасами требуемые производительность и давление и потребляющей при принятом способе регулирования наименьшее количество энергии при эксплуатации.

Основными параметрами вентиляторов и дымососов являются их производительность и полное давление.

Как указано выше, расчет тракта ведется на номинальную нагрузку котла. Для определения расчетного режима, учитывающего различные эксплуатационные отклонения от расчетных условий, а также регламентированные отклонения гарантийных данных заводов-изготовителей вентиляторов и дымососов принимаются коэффициенты запаса.

Коэффициенты запаса для дымососов и вентиляторов принимается по производительности β₁=1,05, по давлению β₂=1,1.

Расход газов определяется

где В_р – расчетный расход топлива, кг/с; V_г – объем газов за воздухоподогревателем, м³/кг; Δα_г - присосы воздуха в газопровод за воздухоподогревателем; - теоретический объем воздуха, м³/кг; J_д - температура газов перед дымососом, °С.

Расход воздуха определяется

Таким образом, расчетная производительность машины определяется по формуле

, м³/с,

где V - расход газов или воздуха при номинальной нагрузке котла, м³/с; при двухкорпусных (двухпоточных) котлах с несимметричной нагрузкой величина V принимается с учетом имеющейся неравномерности работы корпусов по топливу согласно тепловому расчету; h_бар - барометрическое давление, мм рт.ст.

Расчетное полное давление машины определяется по формуле

Н_р = β₂ ΔН_п, Па,

где ΔН_п - перепад полных давлений в тракте при номинальной нагрузке котла.

Чтобы определить, удовлетворяет ли данная машина требуемым значениям Q_р и Н_р, необходимо предварительно привести Н_р к тем условиям (плотность перемещаемой среды), для которых заводом-изготовителем дается характеристика машины по формуле

, Па;

,

где ρ_о - плотность перемещаемых газов, кг/м³, при 0 °С и 760 мм рт.ст. определяется по верхнему полю графика рис. 23, с. 192; Т - абсолютная температура воздуха или газов у дымососа или вентилятора (при номинальной нагрузке котла); Т_зав - абсолютная температура воздуха или газов по заводской характеристике машины, К.

Вследствие ограниченного количества типоразмеров вентиляторов и дымососов, выпускаемых заводами, как правило, не удается подобрать машину с характеристикой Q – H, проходящей через точку приведенного расчетного режима тракта . В этом случае необходимо, чтобы кривая Q – H выбранной машины проходила выше этой точки, но по возможности ближе к ней, во избежание дополнительных потерь мощности на регулирование.

Этому условию могут удовлетворять несколько разнотипных машин. Следует учитывать, что в эксплуатационных условиях машина обычно работает значительную часть времени на расходах, меньших чем расчетный, по которому выбирается вентилятор. С этим неизбежно связаны потери мощности на регулирование. Поэтому необходимо провести сравнение возможных вариантов машин и способов их регулирования во всем диапазоне нагрузок котла и выбрать из них экономически наиболее выгодный. Для правильного решения этой задачи следует иметь годовой график нагрузки котельной установки или определить ту нагрузку, при которой котел будет наиболее длительно эксплуатироваться, и решать задачу применительно к этой нагрузке.

При выборе дымососа, работающего на дымовых газах твердых топлив, следует по условиям уменьшения износа выбирать рабочее число оборотов дымососа не выше 740 об/мин при Q_р ≥ 21 м/с и не выше 980 об/мин для малых машин с Q_р < 21 м/с.

Сводные графики рабочих зон характеристик Q-H серийных машин типа 0,55-40-1 одностороннего всасывания приведены на графиках рис. 24, 26, с. 193, 194. Машин одно- и двухстороннего всасывания типа 0,62-40 на рис. 25, с. 194. Заводские характеристики указаны в табл. 21, с. 168 и табл. 22, с. 169.

 

Регулирование

При выключенном регулировании мощность, потребляемая вентилятором или дымососом на валу машины при данном режиме работы (Q – H), выражается формулой

, кВт,

где η - коэффициент полезного действия машины по полному давлению на данном режиме, %.

Значения η указываются заводами-изготовителями в виде характеристики Q-η при данном числе оборотов. При отличающемся от принятой заводом плотности перемещаемой среды значение η определяется по заводской характеристике для того же значения производительности Q, что и при расчетных условиях, но давление машины будет отличаться от давления по заводской характеристике Q-H; поэтому мощность машины, потребляемая в расчетных условиях, определяется по формуле

, кВт,

где Н_зав (Па) и N_зав (кВт) - значения полного давления и мощности машины по заводским характеристикам Q – H и Q – N при данном значении Q, м³/с; K_ρ – поправка на отклонение плотности.

При уменьшенной за счет регулирования подаче машины в данном тракте потребляемая машиной мощность зависит от способа и глубины регулирования.

Эксплуатационная экономичность вентилятора и дымососа характеризуется величиной эксплуатационного КПД

, %,

где ΔНп (Па) - перепад полных давлений в тракте при данной производительности Q, м³/с; N – мощность на валу вентилятора, зависящая от глубины и способа регулирования и типа выбранной машины, кВт.

При регулировании направляющим аппаратом на всасе потребляемая мощность на валу машины определяется производительностью и полным давлением, соответствующими расходу и перепаду полных давлений в тракте. При этом возникают дополнительные потери в самой машине, зависящие от угла открытия поворотных лопаток и вызывающие снижение КПД машины.

Величина этого снижения зависит от типа машины, типа направляющего аппарата, глубины регулирования, а также от положения исходного режима на характеристике машины. Однако это снижение КПД машины перекрывается выигрышем мощности, получаемым за счет уменьшения давления, создаваемого машиной, до величины сопротивления тракта.

Благодаря простоте конструкции и обслуживания при относительно высокой экономичности, регулирование направляющим аппаратом является наиболее распространенным способом регулирования.

Мощность на валу машины с направляющим аппаратом при полном его открытии определяется по обычной формуле. Следует учитывать, что характеристика машины с направляющим аппаратом при полном его открытии как по давлению, так по мощности и по КПД может несколько отличаться от характеристики той же машины без направляющего аппарата. Поэтому при применении направляющего аппарата следует пользоваться данными, относящимися к машине с направляющим аппаратом.

При всех прочих режимах мощность на валу машины определяется по формуле

, кВт,

где Q (м³/с), ΔН_п (Па), η_э (%) - расход, перепад полных давлений в тракте и эксплуатационный КПД вентилятора на данном режиме.

Эксплуатационный КПД при регулировании направляющим аппаратом

η_э = η_рег η_исх, %,

где η_рег - КПД регулирования, зависящий от глубины регулирования, типа машины и направляющего аппарата, а также от положения исходного режима на характеристике машины, т.е. от тракта.

Зависимости КПД регулирования от глубины регулирования η_рег = f (Q/Q_исх) для аэродинамических схем вентиляторов и дымососов, применяемых в энергетике, при регулировании направляющими аппаратами осевого и упрощенного типа приведены на графике рис. 27, с. 195. Этот график построен для тракта, зависимость сопротивления которого от расхода подчиняется квадратичному закону при условии совпадения исходного режима с оптимальным.

 

Мощность электродвигателя

Установленная мощность электродвигателя определяется по формуле

, кВт,

где β_з - коэффициент запаса мощности электродвигателя, принимаемый во всех случаях, кроме случаев установки гидромуфты, равным 1,1; при установке гидромуфты или других устройств, обеспечивающих плавное увеличение числа оборотов при пуске, β_з = 1,0; Q_р - производительность машины при расчетном режиме, м³/с; - приведенное полное давление машины, Па; - эксплуатационный КПД машины при расчетном режиме в зависимости от принятого способа регулирования, %.

По подсчитанной таким образом мощности подбирается по каталогам без каких-либо дополнительных запасов соответствующий электродвигатель (либо ближайший бόльший по мощности).

Расчет газового тракта

 

Общие указания

Расчет газового тракта ведется на номинальную нагрузку котельного агрегата при наличии выполненного теплового расчета на ту же нагрузку. Поэтому основные исходные данные – скорости и температуры газов по тракту, живые сечения и прочие конструктивные данные по конвективным газоходам агрегата, за исключением значений эквивалентного диаметра, принимаются из теплового расчета.

Сопротивления отдельных газоходов рассчитываются по средним для данного газохода условиям (скорости, температуры и т.п.), за исключением отдельных местных сопротивлений, сосредоточенных в начале или в конце данного газохода. Последние рассчитываются по условиям для того участка тракта, к которому эти местные сопротивления отнесены.

При расчете сопротивления поворота, лежащего между двумя раздельно рассчитываемыми пучками, допускается в качестве начальной и конечной скоростей принимать расчетные скорости из теплового расчета, отнесенные к средним температурам потока и избыткам воздуха в этих же пучках, не уточняя их для температуры и избытка между пучками.

, Па,

где h_д1, h_д2 - определяются по соответствующим для каждого пучка значениям скорости и температуры потока по графику рис. 16, с. 185.

Коэффициенты сопротивления поворотов между пучками принимаются в соответствии с рекомендациями на с. 70.

Ввиду того, что расчет не учитывает ряда специфических моментов, характерных для протекания потока в действительных условиях, теоретически рассчитанные сопротивления отдельных газоходов агрегата корректируются умножением на поправочный коэффициент k. Значения этого поправочного коэффициента для различных конструктивных типов газоходов при нормальной степени загрязнения, т.е. без недопустимо больших отложений, забивающих сечения, получены в результате обработки ряда промышленных испытаний котельных агрегатов и приводятся ниже в разделах, посвященных соответствующим элементам агрегата.

 

Змеевиковые пучки (перегреватели, гладкотрубные экономайзеры и переходные зоны) и ширмовые поверхности

К этому типу относятся все трубные пучки, состоящие из большого количества рядов поперечно омываемых газами труб малого диаметра (< 51 мм). Продольное омывание таких пучков встречается редко и то лишь частичное.

Сопротивление змеевиковых пучков, омываемых чисто поперечным потоком, рассчитывается обычным путем, не требующим особых пояснений.

Ширмовые (полурадиационные) поверхности представляют собой по газовой стороне ряд параллельно включенных каналов, стенки которых образованы из большого количества труб малого диаметра. Движение газов направлено чаще поперек, а иногда вдоль этих труб.

Из-за большой относительной ширины каналов коэффициент сопротивления ширм, даже при поперечном омывании труб, очень мал. С учетом этого можно во всех случаях рассчитывать сопротивление, принимая, что ширмы омываются продольным потоком. При этом следует ввести ряд упрощений.

Сопротивление и самотяга ширм, расположенных на выходе из топки, вообще не учитываются, так как при относительно малых скоростях газов, высоких температурах и больших шагах между лентами обе величины примерно компенсируют друг друга.

Сопротивление ширм, расположенных в газоходе, учитывается при скоростях газов более 10 м/с. При этом, как сказано, расчет ведется для продольного омывания по средней длине пути. Для упрощения вместо эквивалентного диаметра канала в формулу подставляется удвоеннный шаг между ширмами. Коэффициент сопротивления трения с учетом увеличенной шероховатости составляет λ=0,04.

Суммарное сопротивление подвесного перегревателя при наличии поворота газов на 90 ^о внутри пучка складывается из:

- сопротивления поперечно омываемой части, определенного по скорости, рассчитанной по сечению входа в пучок, и по полному количеству рядов труб;

- сопротивления продольно омываемой части на длине, равной расстоянию между серединой входного газового окна и концом нижних петель;

- сопротивления поворота в пучке на 90^о, рассчитанного по тем же сечениям поперечного и продольного омывания.

Поправочный коэффициент k для змеевиковых пучков и ширмовых поверхностей при нормальной степени их загрязнения принимается равным 1,2.

 

Трубчатые воздухоподогреватели

Как правило, дымовые газы в трубчатых воздухоподогревателях движутся внутри труб. Газовое сопротивление воздухоподогревателя складывается из сопротивления трения в трубах и сопротивления входа в трубы и выхода из них.

Скорость в трубах и температура потока для расчета обоих указанных сопротивлений принимаются средние по воздухо-подогревателю или рассчитываемой его ступени (из теплового расчета). Сопротивление трения определяется по рис. 19, с. 190, а сопротивление вследствие изменения сечений при входе и выходе подсчитывается по формуле

, Па,

где ξ_вх, ξ_вых - определяются по рис.20, с. 191 в зависимости от отношения суммарной площади живого сечения труб к площади живого сечения газохода до и после воздухоподогревателя.

Отношение живых сечений (меньшего и большего) может также подсчитываться по формуле

,

где s₁, s₂ - шаги труб в пучке по ширине и глубине его.

Динамическое давление определяется по рис.16, с. 185.

Поправочный коэффициент к суммарному газовому сопротивлению трубчатых воздухоподогревателей принимается k = 1,1.

 

Газопроводы

Газопроводы на участке воздухоподогреватель - золоуловитель рассчитываются по расходу и температуре уходящих газов (за воздухоподогревателем), взятыми из теплового расчета. Газопроводы на участках золоуловитель – дымосос и за дымососом рассчитываются по расходу и температуре газов у дымососа. При отсутствии золоуловителей газопроводы от воздухоподогревателя до дымососа рассчитываются по расходу газов у дымососа. Для удобства расчета обычно целесообразно определить секундные расходы газов и по ним рассчитать скорости.

Расход газов у дымососа подсчитывается по формуле

, м³/с,

где В_р - расчетный расход топлива с учетом механического недожога, кг/с; V_ух - объем продуктов горения на 1 кг топлива при избытке воздуха за воздухоподогревателем, м³/кг; Δα - присос воздуха в газопроводах за воздухоподогревателем; - теоретическое количество воздуха на 1 кг топлива, м³/кг; - температура газов у дымососа, ºС.

Присосы воздуха за воздухоподогревателем принимаются Δα = 0,001 на 1 м длины стальных газопроводов и Δα = 0,005 на 1 м длины кирпичных боровов; для золоуловителей циклонного типа или скрубберов Δα=0,05; для электрофильтров Δα=0,1.

Величины В_р , V_ух и принимаются непосредственно из теплового расчета.

Температура газов у дымососа при величине присоса за воздухоподогревателем Δα ≤ 0,1 принимается равной температуре газов за воздухоподогревателем ( из теплового расчета). При присосе за воздухоподогревателем Δα > 0,1 она определяется по приближенной формуле

, °С,

где α_ух и - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах (за воздухоподогревателем) и их температура, °С; t_хв – температура холодного воздуха, °С.

При скоростях газов меньше 12 м/с сопротивление трения в газопроводах не учитывается. При скоростях газов 12-25 м/с сопротивление трения подсчитывается только для одного-двух наиболее длинных участков постоянного сечения, и полученная величина умножается на отношение суммарной длины газопровода к длине рассчитанных участков. При подсчете сопротивления трения для железных нефутерованных газопроводов принимается приближенное значение коэффициента λ = 0,02, а для железных футерованных или кирпичных каналов при d_э ≥ 0,9 м λ = 0,03 и при d_э < 0,9 м λ = 0,04.

Местные сопротивления газопроводов представляют собой повороты, разветвления, изменения сечения и шиберы (заслонки). Все местные сопротивления рассчитываются как обычно. Величина коэффициента местного сопротивления ξ определяется в зависимости от формы сопротивления по соответствующим графикам. При расчете участка с различными сечениями все коэффициенты местных сопротивлений участка для упрощения приводятся к одной скорости по формуле

и общее сопротивление участка рассчитывается по сумме приведенных коэффициентов.

Местные сопротивления, для которых заведомо величина ξ < 0,1, в расчетах при искусственной тяге не учитываются, если их не больше двух на участке; при трех и более сопротивлениях с ξ < 0,1 они учитываются упрощенно величиной ξ = 0,05 на каждое из таких сопротивлений, отнесенной к скорости на любом участке тракта.

Плавные повороты в условиях котельных газопроводов (с R/b или R/d ≥ 0,9) представляют собой обычно относительно малое сопротивление, и поэтому коэффициент местного сопротивления плавных поворотов при искусственной тяге и скоростях газов не выше 25 м/с принимается постоянным независимо от определяющих размеров поворота, ξ = 0,3. Это значение относится к повороту на угол 90^о, а для других пересчитывается пропорционально углу поворота.