Гидравлический расчет теплоэнергетического агрегата

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу " Гидрогазодинамика"

На тему «Гидравлический расчет теплоэнергетического агрегата»

Задание:

1. Выполнить расчет газопровода высокого давления и определить давление газа перед горелкой.

2. Рассчитать истечение природного газа и размеры сопла Лаваля.

3. Рассчитать щелевое сопло горелки для истечения воздуха.

4. Выполнить расчет дымового тракта и определить размеры дымовой трубы.

5. Выполнить выбор дымососа.

Исходные данные:

Расход природного газа (метана): V_ог=0,56 м³/с Давление в цеховом газопроводе Р^изб = 500 кПа Давление воздуха Р_в ^изб=3,7 кПа Температура воздуха t_в=305?С Коэффициент расхода воздуха б=1,2

Теоретический расход воздуха L₀=9,52 м³/м³

Теоретический выход продуктов горения V_о=10,52 м³/с Расход продуктов горения в параллельном тракте V₂=5 м³/с Плотность продуктов горения с_пг=1,3 кг/м³

Суммарное сопротивление параллельного тракта?? Р₂=280 Па Температура продуктов горения на выходе из печи t_пг=790?С Температура продуктов горения после рекуператора t_р=240?С Коэффициент местного сопротивления рекуператора =3

Поперечное сечение печи F=11,2 м²

Размеры газопровода, м: L₁ =4; L₂ =3; L₃ =19; L₄ =6; L₅ =2; L₆ =10; L₇ =5

Размеры дымового тракта, м: a₁=1,86; а₂=5,04; a₃=1,79; а₄=1,79; b₁=1,46; b₂=1,17; b₃=1,17; b₄=1,66; l₁ =2,7; l₂=6,3; l₃=2,7; l₄=5,2; l₅=2,98; l₆=3,62; l₇=3,62; l₈=4,62, l₉=2,62; l₁₀=4,62

Подпись студента _____________

Подпись руководителя работы ___________________

Реферат

Стр. — ____, табл. — 2, рис. — 2.

Объектом исследования является гидрогазодинамическая система промышленного агрегата.

Цель работы: освоение методики гидрогазодинамических расчетов.

В работе рассчитаны:

— потери в газопроводе высокого давления, которые составили 108,484 кПа;

— критическая скорость в сопле Лаваля м/с

— критический диаметр (м);

— диаметр щелевого сопла (м);

— суммарное сопротивление дымового тракта 989,86 Па.

Выбран дымосос Д-25Ч2ШБ (n=370).

ДАВЛЕНИЕ, СОПРОТИВЛЕНИЕ, ТЕМПЕРАТУРА, ГАЗ, ПЛОТНОСТЬ, ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ, ТРЕНИЕ, ГАЗОПРОВОД, ДЫМОВОЙ ТРАКТ, СОПЛО, РАСХОД.

• Введение
• 1. Гидравлический расчет газопровода высокого давления
• 2. Расчет истечения природного газа высокого давления через сопло Лаваля
• 3. Расчет истечения воздуха (газа низкого давления) через щелевое сопло
• 4. Гидравлический расчет дымового тракта и тягового средства
• 4.1 Расчет дымового тракта
• 4.2 Расчет дымовой трубы
• 4.3 Выбор дымососа
• Выводы
• Перечень ссылок

Целью дисциплины Гидрогазодинамика является приобретение теоретических знаний и практических навыков для расчета и проектирования промышленных теплоэнергетических систем и теплообменных аппаратов, в которых процессы переноса энергии и вещества осуществляются потоками жидкости и газа. Основная задача изучения дисциплины состоит в том, чтобы научиться глубоко понимать физические процессы, протекающие в тепло-энергетических системах, освоить методы математического моделирования и расчета теплоэнергетических установок.

1. Гидравлический расчет газопровода высокого давления

Давление газа в конце участка длиной меньше, чем в начале из-за потерь на трение и определяется из выражения:

(3.1)

Если скорость газа выразить через расход V

(3.2)

а также ввести постоянные значения =101 325 Па и = 273,15 К, то выражение (3.1) примет вид:

Здесь - конечное давление газа, Па.

D - диаметр газопровода, м;

— коэффициент трения, предварительно принимается = 0,02.0,03; для гидравлическишероховатых труб при развитом турбулентном режиме течения коэффициент трения не зависит от числа Рейнольдса и определяется в зависимости от шероховатости по эмпирической формуле Никурадзе

— абсолютная шероховатость стенки, для стальных сварных труб, в зависимости от срока службы и состояния принимается в пределах 0,1 — 0,5 мм;

- расход и плотность газа при н. ф. у., м / с, кг/м;

Т - температура газа, К;

- абсолютное давление газа в начале участка, Па

Выбор диаметра газопровода основывается на понятии предельного диаметра , т. е такого минимально возможного диаметра, при котором все начальное давление расходуется на преодоление сопротивления и = О, а также, = О. При этих условиях из (3.1) следует, что:

(3.3)

где L - общая длина газопровода.

Рекомендуемый диаметр газопровода

D = (1,4.1,6) (3.4)

Полученный внутренний диаметр газопровода следует увеличить до стандартного из следующего ряда типоразмеров стандартных стальных труб, (наружный диаметр) х (толщина стенки), мм:

38×2,5; 45×2,5; 57×3,0; 76×3,0; 89×4,0; 108×4,0; 133×4,0; 159×4,5; 194×5,0;

219×6; 273×7; 325×8; 377×9; 426×9; 426×6; 480×7; 530×8; 630×9;

720×10; 820×10; 920×11; 1020×12; 1120×12; 1220×14; 1420×14

Местным сопротивлением называется всякое изменение направления или скорости потока. Потери в местных сопротивлениях определяются по формуле:

(3.5)

где — потери в местных сопротивлениях, Па;

— коэффициент местного сопротивления, зависящий от вида сопротивления;

— расчетная скорость газа при Н.Ф.У. м/с,

— плотность газа при Н.Ф. У, кг/м;

Т, Р — температура и абсолютное давление газа перед сопротивлением, К, Па.

Гидростатические сопротивления возникают, если газопровод изменяет положение по высоте, а плотность газа (жидкости) отличается от плотности окружающей среды:

(3.6)

где — потери гидростатического давления, Па;

 — плотность газа и наружного воздуха, приведенные к действительным условиям;

h — высота, м;

гидравлический расчет газопровод давление При движении легкого газа вниз или тяжелого вверх потери имеют знак «+», в противном случае — «-» .

1 — цеховой газопровод; 2 — задвижка; 3 — измерительная диафрагма; 4 — регулирующая заслонка; 5 — горелка; 6 — сопло Лаваля

Рисунок 1 — Схема газопровода, подводящего газ к топливосжигающему устройству

Расчеты:

,

Выбираем 76×3,0

Вход в газопровод

тогда

=500 000 — 1606=498 394

Трение на участке ?1

=498 394 — 496 032 = 2362

Задвижка

=496 032 — 9847=486 185

Трение на участке ?2

=486 185 — 484 370=1815

Потери геометрического напора (H= ?1+ ?2)

=484 370 — 138=484 232

Плавный поворот на 90°

=484 232 — 420=483 812

Трение на участке ?3

=483 812 — 472 139=11673

Измерительная диафрагма

=472 132−13 794=458338

Трение на участке ?4

=458 338 — 454 477=3861

Регулирующая заслонка

=454 477 — 35 826 =418 651

Трение на участке ?5

=418 651 — 417 245=1406

Плавный поворот на 90°

=417 245 — 487=416 758

Трение на участке ?6

=416 758 — 409 651=7107

Потери геометрического напора (H= - ?6)

=409 651 — (-108) =409 759

Плавный поворот на 90°

=409 759 — 496=409 263

Трение на участке ?7

=409 263 — 405 659=3604

Согласно заданию увеличу суммарные потери давления на 15% (10 — 15%)

Общие потери УДР = 94 334

С учетом 15% -го запаса УДР*1,15 = 94 334*1,15 = 108 484

Окончательное давление газа перед горелкой будет равно:

Р = 500 000 — 108 484= 391 516 или Р = 392 кПа

Таблица 1 - Расчет гидравлических сопротивлений газопровода

2. Расчет истечения природного газа высокого давления через сопло Лаваля

Комбинированное сопло (Лаваля) имеет суживающуюся и расширяющуюся части (рисунок 3.4).

В первой части достигается критическая скорость, равной местной скорости звука, во второй — максимальная скорость движения газа. Сопло Лаваля применяется в том случае, если отношение давлений (- абсолютное давление перед соплом, Па; - абсолютное давление среды, в которую происходит истечение), меньше критического:

(3.7)

В противном случае расширяющаяся часть выполняет роль диффузора, в котором скорость снижается вследствие увеличения площади сечения.

В узком сечении сопла Лаваля достигается критическая скорость, м/с,

(3.8)

Максимальная расчетная скорость, м/с,

(3.9)

Рисунок 3.4 — Выходная часть горелки

Скорость на выходе из сопла Лаваля:

где — коэффициент, учитывающий потери при истечении газа. При расчете сопла Лаваля используют газодинамические функции, которые могут быть определены по графикам (рисунок 3.5), или из отношений относительная скорость:

(3.11)

относительное давление:

(3.12)

относительная плотность:

(3.13)

относительный удельный объем:

(3.14)

относительная температура:

(3.15)

В критическом сечении () газодинамические функции принимают вид

(3.16), (3.17)

(3.18), (3.19)

Площади поперечного сечения и диаметры сопла в узком месте и на выходе определяют, используя закон неразрывности (сплошности):

(3.20)

Длина расширяющейся части сопла находится по углу раскрытия, который принимают в пределах 7ч11є.

Расчеты:

3. Расчет истечения воздуха (газа низкого давления) через щелевое сопло

Общие теоретические положения и методические рекомендации.

Если абсолютное давление среды не более чем на 10% выше атмосферного, то его условно называют низким. Плотность и температуру воздуха в процессе истечения принимают неизменными. Скорость истечения, м/с, рассчитывается по формуле:

(3.21)

где =0,85ч0,9 — коэффициент, учитывающий потери при истечении;

— скорость перед соплом, которую предварительно можно принять равной 0;

— плотность воздуха, приведенная к действительным условиям.

Расход воздуха, подаваемого в горелку и необходимого для сжигания топлива, определяется по формуле:

Площадь поперечного сечения кольцевой щели (рисунок 3.3) для истечения воздуха F определяется из уравнения неразрывности (сплошности):

(3.22)

Диаметр кольцевой щели D рассчитывается с учетом наружного диаметра сопла Лаваля:

Расчеты:

4. Гидравлический расчет дымового тракта и тягового средства

Гидравлический расход дымового тракта заключается в определении разрежения, создаваемого в конце тракта дымовыми газами и в соответствии с этим выбор способа вывода продуктов сжигания в атмосферу. Зная величину разрежения, вычисляют приблизительную высоту дымовой трубы (первый способ отведения продуктов сгорания) и если она не соответствует принятым нормам, тогда выбирают дымосос (второй способ) в зависимости от полученного расхода в конце дымового тракта.

4.1 Расчет дымового тракта

Общее сопротивление дымового тракта рассчитывается как сопротивление газохода низкого давления и состоит из потерь давления на трение, в местных сопротивлениях и потерь геометрического давления:

(4.1)

Потери на трение рассчитывается по формуле:

(4.2)

где =0,04…0,05 для бетонных и кирпичных каналов при турбулентном режиме течения (примем =0,04);

Р_дин — динамическое давление, Па;

В — барометрическое давление, кПа; В=320 кПа;

Р^изб — избыточное давление (разрежение), кПа, в начале участка;

d_{г -} гидравлический диаметр канала, м, d_г=4F_расч/П (4.3);

F_{расч -} расчетное поперечное сечение канала, м²;

П — периметр сечения, м.

Скорость газа при нормальных условиях на любом участке

(4.4)

1 — теплоэнергетический объект (печь); 2 — дымовой канал; 3 — рекуператор; 4 — дымовой шибер; 5 — дымовая труба.

Рисунок 2 — Схема дымового тракта

Расход газа, м³/с, по длине бетонного или кирпичного газохода увеличивается за счет присосов атмосферного воздуха, поэтому средний расход на каждом участке определяется как

(4.5)

где V_н — расход газа в начале участка.

Потери в местных сопротивлениях и гидростатические потери рассчитываются по формулам (1.5) и (1.7). Коэффициенты местных сопротивлений определяются с помощью графиков, приведенных в справочной литературе. Расчет дымового тракта ведется с использованием Рисунка 2.

Таблица 2 - Расчет гидравлических сопротивлений дымового тракта

Резкое сужение на выходе из печи

Расход продуктов горения на данном участке вычисляется по формуле

(4.6)

где V_ог — расход природного газа, V_ог = 0,56 м³/с. V_о — теоретический выход продуктов горения, V_о = 10,52 м³/с. б — коэффициент расхода воздуха, б=1,2. L₀ — теоретический расход воздуха, L₀=9,52 м³/м³.

(м³/с).

Рассчитаем сечение и скорость (формула 4.4) на данном участке:

F_расч=а₁· b₁=1,86·1,46=2,72 (м²). Замечу, что данная величина сечения дымового тракта остается постоянной до рекуператора.

W₀=6,96/2,72=2,56 м/с.

Динамическое давление на всех участках тракта вычисляется по следующей формуле:

(4.7)

Температура продуктов горения в начале дымового тракта равна t=790?С, а Р^изб=0 (поэтому отношение давлений в данном случае можно не учитывать).

(Па).

И тогда потери давления на этом участке составят:

?Р=Р_din· К_{м. с.,} где К_{м. с}=0,5· (1 — F_расч/ F), F=11,2 м².

?Р=17· 0,5· (1−2,72/11,2) =6 (Па) Тогда давление разрежения равно Р=0−6=-6 (Па)

Трение на участке l₁

Расход на участке (точнее в середине длины участка) найдем по формуле 4.5, где? V=0,002· V_н·l, тут l — длина участка, l₁=2,7 м.

Температура на участке изменится по следующей формуле

t=t_{н -} 1,5· 2,7/2 (4.8)

t=790−1,5· 1,35=787,98?С Согласно формуле (4.8) так температура будет изменятся на всех участках дымового тракта.

W₀=9,22/2,72=3,39 м/с

=98 420−6=98 414 (Па).

(Па) Тогда потери давления на трение на этом участке можно вычислить, пользуясь первой частью формулы 4.2 Гидравлический диаметр канала найдем по формуле 4.3.

d_г=2· а₁·b₁/ (а₁+b₁) = 2*1,86*1,46/ (1,86+1,46) =1,64

(Па).

Давление разрежения равно Р= - 6 — 2 = - 8 (Па)

Резкий поворот на 90?

V=9,23 +0,002· 9,23 · 2,7/2=9,25 (м³/с).

t=787,98−1,5 · 2,7/2=786?С

W₀=9,25 /2,72=3,4м/с.

=98 420 — 8=98 412 (Па)

(Па) И тогда потери давления на этом участке составят:

?Р=Р_din· К_{м. с.,} где К_{м. с}=1,1

?Р=33 (Па) Давление разрежения равно Р= - 8 — 33 = - 41 (Па)

Гидростатические потери при опускании на глубину h₁=l₂

V=9,31 +0,002· 9,31 · 6,3/2=9,37 (м³/с).

Р=98 420−33=98 387 (Па). t=786−1,5 · 6,3/2 =781,3?С.

W₀=9,37 /2,72=3,44м/с. с_возд = (кг/м³),

с_газа= (кг/м³)

?Р= - 6,3· 9,8· (1, 19−0,327) = - 53,28 (Па) Разрежение Р= - 41 — 53,28= - 94.28 (Па).

Трение на участке l₂

l₂=6,3 м

V=9.37+0,002· 9,37·6,3/2=9,43 (м³/с).

t=781,3−1,5 · 6,3/2 =776,6?С.

W₀=9,42 /2,72=3,46 (м/с)

=98 420−94,28 =98 325,72 (Па).

(Па)

(Па).

Давление разрежения равно Р= - 94,28 — 4,73= - 99,01 (Па)

Резкий поворот на 90?

Расход на повороте дымового тракта (в конце длины участка l₂)

V=9,42 +0,002· 9,42 · 6,3/2=9,48 (м³/с).

Температура t=776,6−1,5· 6,3/2=771,88?С Скорость W₀=9,48 /2,72=3,49м/с.

=98 420−99,01=98 320,99 (Па)

(Па)

?Р=Р_din· К_{м. с.,} где К_{м. с}=1. ?Р=31,2 (Па) Давление разрежения равно Р= - 99,01 — 31,2= - 130,21 (Па).

Трение на участке l₃

l₃=2,7 м, V=9,48 +0,002· 9,48 · 2,7/2=9,51 (м³/с).

Температура t=771,88−1,5 · 2,7/2=769,86?С Скорость W₀=9,51 /2,72=3,5м/с.

=98 420−31,2=98 388,8 (Па)

(Па)

d_г=2· а₁·b₁/ (а₁+b₁) = 2*1,86*1,46/ (1,86+1,46) =1,64

(Па).

Давление разрежения равно

Р= - 130,21 — 2,06= - 132,27 (Па)

Рекуператор

При входе в рекуператор расход дымовых газов будет равен расходу в конце участка l3, то есть

V=9,51 +0,002· 9,51 · 2,7/2=9,54 (м³/с).

Температура перед в рекуператоре, где t_{н -} температура дымовых газов перед рекуператором.

t_н =769,86 — 1,5 · 2,7/2=767,84?С, t= (767,84+240) /2=503,92?С Скорость перед рекуператором W₀=9,54 /2,72=3,51м/с

=98 420−132,27=98 287,73 (Па)

(Па)

?Р=Р_din· К_{м. с.,} где К_{м. с}=3,1. ?Р=3,1· 23,5=72,85 (Па) Разрежение после рекуператора составит Р= - 132,27−72,85=-205,12 (Па)

Конфузор

Расход дымового газа в конфузоре равен расходу газа посередине длины участка l₄=5,2 м.

V=9,54+0,002· 9,54 · 5,2/2=9,59 (м³/с).

Температура газов t= 240 — 1,5 · 5,2/2 =236,1?С Для расчета скорости возьмем среднее сечение конфузора, то есть

F_расч= (а₂· b₂+ а₃· b₃) /2=0,5· (5,04· 1,17+1,79·1,17) =3,9 (м²),

Тогда скорость равна W₀=9,59/3,9=2,5м/с Динамическое давление в конфузоре =98 420−205,12=98 214,88 (Па).

(Па) И тогда потери давления на этом участке составят:

К_{м. с}=1 ?Р=7,81 (Па) Давление разрежения составит

Р= - 205,12 — 7,81= - 212,93 (Па)

Трение на участке l₄

V=9,59+0,002· 9,59 · 5,2/2=9,64 (м³/с).

Температура на участке t= 236,1 — 1,5 · 5,2/2 =232,2?С

F_расч= (а₂· b₂+ а₃· b₃) /2=0,5· (5,04· 1,17+1,79·1,17) =4 (м²),

Скорость W₀=9,64/4=2,41м/с

=98 420−212,93=98 207,07 (Па).

(Па)

d_г=2· (а₂· b₂+а₃·b₃) / (а₂+b₂+а₃+b₃) =2* (5,04· 1,17+1,79·1,17) /

(5,04+1,17+1,79+1,17) =1,74

(Па).

Давление разрежения равно Р= - 212,93 — 1,74= - 214,67 (Па)

Трение на участке l₅

V=9,64+0,002· 9,64 · 2,98/2=2,98 (м³/с).

Температура на участке t= 232,2−1,5 · 2,92/2 =229,97?С Скорость W₀=9,67 /1,02=9,48 (м/с)

=98 420−214,67=98 205,33 (Па).

(Па)

d_г=2· а₃·b₃/ (а₃+b₃) =2*1,79· 1,17/ (1,79+1,7) =1,42

(Па).

Давление разрежения равно

Р= - 214,67 — 9,32= - 223,99 (Па)

Поворот на 45°

Поворот дымового тракта происходит перед участком l₆, поэтому расход и температура газа будут такие же, как в конце длины участка l₅.

V=9,67 +0,002· 9,67·2,98/2=9,7 (м³/с).

Температура t=229,97−1,5 · 2,98/2=227,74?С Скорость W₀=9,7/1,02=9,51м/с.

=98 420−223,99=98 196,01 (Па)

(Па) И тогда потери давления на этом участке составят:

?Р=Р_din· К_{м. с.,} где К_{м. с}=0,35. ?Р=0,35· 111,23=38,93 (Па) Давление разрежения равно Р= - 223,99−38,93= - 262,92 (Па).

Трение на участке l₆

l₆=3,62 (м)

V=9,7 +0,002· 9,7·3,62/2=9,73 (м³/с).

Температура t=227,74−1,5 · 3,62/2=225,03?С Скорость W₀=9,73/1,02=9,54м/с.

=98 420 — 262,92=98 157,08 (Па)

(Па)

(Па).

Давление разрежения равно Р= - 262,92 — 15,81= - 278,73 (Па)

Поворот на 45?

Поворот дымового тракта происходит после участка l₆. Значит, расход на повороте будет равен расходу в конце участка.

V=9,73 +0,002· 9,73·3,62/2=9,76 (м³/с).

Температура t=225,03−1,5 · 3,62/2=222,32?С Скорость W₀=9,76/1,02 =9,57м/с.

=98 420−262,92=98 157,08 (Па)

(Па)

?Р=Р_din· К_{м. с.,} где К_{м. с}=0,35. ?Р=0,35· 111,48=39,02 (Па) Тогда давление разрежения равно Р= - 278,73 — 39,02= - 317,75 (Па).

Гидростатические потери при поднятии на высоту h₂

Длина участка h₂ определяется из схемы дымового тракта следующим образом:

h₂=l₆· sin45?+ l₇, h2=3,62· 0,85+3,62=6,7 (м)

V=9,76 +0,002· 9,76·6,7/2=9,82 (м³/с).

t=222,32−1,5 · 6,7/2=217,29?С.

Скорость W₀=9,76/1,02 =9,57м/с Гидростатические потери рассчитываем по формуле 1.7 Пользуясь формулой 1.8, вычислим плотности воздуха и дымовых газов при данных условиях, где для дымовых газов Р=98 420 — 317,75=98 102,25 (Па).

с_возд = (кг/м³), с_газа= (кг/м³), ?Р=-6,7· 9,82· (1, 19−0,7) = - 32,24 (Па) Разрежение Р= - 317,75+32,24=-285,51 (Па).

Трение на участке l₇

l₇=3,62 м

V=9,82 +0,002· 9,82·3,62/2=9,85 (м³/с).

t=217,29−1,5 · 3,62/2=214,57?С.

Скорость W₀=9,85/1,02=9,66м/с

=98 420−285,51=98 134,49 (Па).

(Па)

(Па).

Давление разрежения равно Р= - 285,51 — 15,89= - 301,4 (Па)

Резкий поворот на 90?

Расход на повороте дымового тракта (в конце длины участка l₇)

V=9,85+0,002· 9,85·3,62/2=9,88 (м³/с).

Температура t=214,57−1,5 · 3,62/2=211,85?С Скорость W₀=9,88/1,02=9,89м/с.

=98 420−301,4=98 118,6 (Па)

(Па) И тогда потери давления на этом участке составят:

?Р=Р_din· К_{м. с.,} где К_{м. с}=1,1. ?Р=128,22 (Па) Давление разрежения равно Р= - 301,4 — 128,22= - 429,62 (Па).

Трение на участке l₈

l₈=4,62 м

V=9,88 +0,002· 9,88·4,62/2=9,9 (м³/с).

Температура t=211,85−1,5 · 4,62/2=208,38?С Скорость W₀=9,9/1,02=9,71м/с.

=98 420−429,62=97 990,38 (Па)

(Па)

(Па) Давление разрежения равно Р= - 429,62 — 20,24= - 449,86 (Па)

Шибер

V=9,88+0,002· 9,88·4,62/2=9,92 (м³/с).

Температура t=208,38−1,5 · 4,62/2=204,9?С Скорость W₀=9,92/1,02=9,73м/с.

=98 420−449,86 =97 970,14 (Па)

(Па) К_{м. с}=1,6 (учитывая, что шибер открыт на 75%),

?Р=1,6· 111,4=178,24 (Па).

Давление разрежения равно

Р= - 449,86 — 178,24= - 628,1 (Па)

Слияние потоков

Расход в этой точке тракта равен сумме расходов в конце участка l₈ и расхода из вливающейся трубы, то есть

V=9,92+0,002· 9,92·4,62/2+5=14,96 (м³/с) Температура будет равной температуре в конце участка l₈:

t=204,9−1,5 · 4,64/2=201,44?С Скорость W₀=14,96/1,02=14,67м/с

=98 420−628,1=97 791,9 (Па)

(Па) К_{м. с}=1,3, ?Р=1,3· 251,8=327,34 (Па).

Давление разрежения равно Р= - 628,1 — 327,34= - 955,44 (Па) Разрежение во вливающейся трубе составляет 280 Па. Оно меньше, чем рассчитанное в основном канале, поэтому для расчетов применяем Р= - 955,44 (Па).

Трение на участке l₉

l₉=2,62 м

V=14,96 +0,002· 14,96·2,62/2=14,99 (м³/с).

Температура t=201,44−1,5 · 2,62/2=199,48?С.

На этом участке сечение тракта равно

F_расч= а₄· b₄ =1,79*1,66=2,97 (м²). Скорость W₀=14,99/2,97=6,38м/с

=98 420−955,44=97 464,56 (Па).

(Па)

d_г=2· а₁·b₁/ (а₁+b₁) = 2*1,86*1,49/ (1,86+1,46) =1,64

(Па).

Давление разрежения равно Р= - 955,44 — 3,04= - 958,48 (Па)

Резкий поворот на 90?

Расход на повороте дымового тракта (в конце длины участка l₉)

V=14,99+0,002· 14,99·2,62/2=15 (м³/с).

Температура t=199,48−1,5 · 2,68/2=197,5?С Скорость W₀=15/2,97=5,73 м/с.

=98 420−958,48=97 461,52 (Па)

(Па) К_{м. с}=1, ?Р=38,23 (Па)

Давление разрежения равно Р= - 958,48 — 38,23= - 996,71 (Па).

Трение на участке l₁₀

l₁₀=4,62 м

V=15+0,002· 14,78·4,62/2=15,06 (м³/с).

Температура t=197,5−1,5 · 4,62/2 =194?С Скорость W₀=15,06/2,97=5,64 м/с.

=98 420−996,71=97 423,29 (Па)

(Па)

(Па).

Давление разрежения равно Р= - 996,71 — 4,14= - 1000,85 (Па)

Вход в дымовую трубу

Расход на входе (в конце длины участка l₁₀):

V=15,06+0,002· 15,06·4,62/2=15,13 (м³/с).

Температура t=194−1,5 · 4,62/2=190,5?С Скорость W₀=15,13 /2,97=5,67 м/с.

=98 420−1000,85=97 419,15 (Па)

(Па) К_{м. с}=2, ?Р=73,78 (Па) Давление разрежения равно Р= - 1000,85 — 73,78= - 1074,63 (Па).

4.2 Расчет дымовой трубы

Расчет дымовой трубы заключается в определении высоты, а также диаметров нижнего и верхнего сечений. Высота трубы ориентировочно может быть рассчитана по формуле

(4.9)

Р_расч — расчетное разрежение, создаваемое у основания дымовой трубы, Па.

Р_расч = (1,3…1,5)

— суммарное сопротивление наиболее напряженного из параллельных трактов, Па

1,3…1,5 — коэффициент запаса, учитывающий возможное форсирование работы печи, а также засорение каналов;

с_{в -} плотность наружного воздуха при наибольшей температуре в летнее время;

с_{г -} плотность продуктов горения в дымовой трубе.

Пользуясь формулой 1.8, вычислим плотности воздуха в летнее время и дымовых газов при данных условиях, где для дымовых газов

Р=98 420−1074,63=97 345,37 (Па), t=190,5?С

с_возд = (кг/м³), с_газа= (кг/м³)

(м)

Так как ориентировочно рассчитанная высота дымовой трубы не удовлетворяет условию Н<75, то переходим к выбору дымососа.

4.3 Выбор дымососа

Применение искусственной тяги обусловлено невозможностью обеспечить необходимое разрежение при помощи дымовой трубы или, когда необходимо сооружение большой дымовой трубы.

Сначала необходимо определить расчетный режим дымососа, включающий нормативные запасы:

Q_р=1,1· V· (760/730) (4.10), Н_р=1,2· ?Н (4.11)

здесь V — расход дымовых газов перед дымососом;

?Н — суммарное сопротивление перед дымососом, (мм. вод. ст.)

Указанные данные необходимо привести к нормальной плотности, для которой даются характеристики дымососов заводами-изготовителями (воздух с₀=1,29 кг/м³; Р_бар=760 мм. рт. ст., t=100?С или 200? С). Приведенные параметры расчетного режима составят:

Н_р^пр=К_р100 Н_р для 100? С (4.12)

Н_р^пр=К_р200 Н_р для 200? С (4.13)

где

К_р100= для 100? С (4.14)

К_р200= для 200? С (4.15)

Итак, расход дымовых газов перед дымососом составляет V=14,98 м3/с. Переведем расход в м³/ч: V=15,13· 3600=54 468 м³/ч.

Тогда Q_р=1,1· 54 468· (760/730) =62 377 (м³/ч)

Н_р=1,2· 1074,63/9,81=131,45 (мм. вод. ст)

Температура дымовых газов перед дымососом равна t=190,5?С, поэтому для дальнейших расчетов используем формулы 4.15 и 4.13:

К_р200= и

Н_р^пр=124*1,0123=125,52 мм. вод. ст

Из сводного графика характеристик центробежных дымососов двустороннего всасывание выбираем дымосос в зависимости от Н_р^пр=125,52 мм. вод. ст. и Q_р=62 377 м³/ч. Это будет Д-25Ч2ШБ (n=370).

Выводы

В данной курсовой работе был рассчитан теплоэнергетический агрегат. По заданным геометрическим данным были рассчитаны потери давления природного газа, размеры сопла Лаваля, для обеспечения правильной работы теплового агрегата. Также было рассчитано разрежение дымовых газов в дымовом тракте и в соответствии с этими расчетами были получены данные для расчета высоты дымовой трубы, а также о целесообразности применения дымососа.

Данные расчеты позволяют оптимизировать работу установки с заданными исходными данными.

Перечень ссылок

1. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Гидрогазодинамика»

2. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям, — М.: Машиностроение, 1975

3. Курбатов Ю. Л. Техническая механика жидкостей и газов. Донецк, 2002