Учебно-методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию для студентов

РАСЧЕТ ИНЖЕКЦИОННЫХ ГОРЕЛОК СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ

Расчет сводится к выбору необходимого типа горелки, проверке возможности ее работы при данных условиях и определению необ- ходимого давления газа перед горелкой.

Задаются числом устанавливаемых на котле n горелок, опреде- ляют расход газа на одну горелку

и ее тепловую нагрузку

V  ^Vк ,
г _n
м³/ч (5.1)

Q  ^VгQн , кВт. (5.2)
^г 3600
По тепловой нагрузке выбирают необходимый тип горелки [3, 9] и выписывают диаметры ее основных элементов: сопла d_c, горлови- ны d_г и насадка d_н, мм.
Расчетная схема горелки представлена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Схема инжекционной горелки среднего давления:

1 – сопло; 2 – дроссель для регулирования количества воздуха; 3 – конфузор;
4 – горловина смесителя; 5 – диффузор; 6 – насадок горелки (кратер);
7 – горелочный туннель
46

В основу расчета инжекционных горелок положен закон сохра- нения энергии. Проверяется баланс энергии в горелке. Должно быть выдержано условие:

E_гор  E_в  E_г  E_д  E_н  E_пот ,
Дж/м³, (5.3)

где E_гор – кинетическая энергия струи газа, вытекающего из сопла;

E_в, E_г – затраты энергии на инжекцию воздуха и на изменение скорости струи газа;
E_д, E_н, E_пот – затраты энергии в диффузоре, насадке и с выходной скоростью газовоздушной смеси из насадка горелки.
Определяются затраты энергии:
– на инжекцию воздуха, то есть на создание скорости эжектируе- мого воздуха W_в:


W ² V ₃
E_в  ^{г в о} , Дж/м , (5.4)
2

где W_г – скорость газовоздушной смеси в горловине:

г
V_{г }1  V_{д } ^{Wг } 3600  0, 785d ^{2 }


273  t_см
273

, м/с, (5.5)

где t_см – температура газовоздушной смеси в горловине, °C; прини- мается равной температуре воздуха в помещении;

– на изменение скорости струи газа от W_с до W_г:

^{W  W} ^{2 }

E_г  ^{с г о} , Дж/м³, (5.6)
2

где W_с – скорость выхода газа из сопла, м/с.

Она определяется, исходя из закона сохранения количества дви- жения при смешении газа и воздуха. Количество движения 1 м³ вы- ходящего из сопла газа равно W_с  ρ_о, а инжектируемого из атмосфе- ры воздуха может приниматься равным нулю, так как он не имеет первоначальной скорости.
47

В горловине смесителя смесь газа и воздуха приобретает ско- рость W_г и соответствующее ей количество движения W_г(ρ_о + αV_оρ_в). Тогда уравнение сохранения количества движения


^{Wсо  Wг} ^{о  Vов} ^.

Отсюда


_{W } ^Wг ^{о  Vов}  _
^  V

_в ^_,

м/с. (5.7)




с ^Wг ^1 д ^
о  о 

Скорость выхода газа из сопла не должна превышать 300 м/с, в противном случае необходимо сделать пересчет, выбрав горелку большей тепловой мощности.

Затраты энергии в диффузоре при изменении скорости газовоз- душной смеси