Расчет горелок. Горелки с предварительным смешением представляют собой горелки, в которых газ полностью смешиваются с воздухом и эта смесь сгорает при выходе из горелки или

Горелки с предварительным смешением представляют собой горелки, в которых газ полностью смешиваются с воздухом и эта смесь сгорает при выходе из горелки или сгорает внутри горелки. Самыми распространенными горелками с предварительным смешением являются инжекционные горелки.

При расчете обычно бывают заданы:

параметры газа ();

параметры воздуха ();

пропускная способность горелки по газу V_ог;

коэффициент расхода воздуха;

противодавление – сумма давления в топке и сопротивления на пути подсасываемого воздуха .

Расчетинжекционных горелокоснован на уравнении количества движения и основных уравнений истечения газа. Различают методы расчета для:

газа низкого давления (< 20 кПа);

газа докритического давления (< 90 кПа);

газа сверхкритического давления (> 90 кПа).

Цель расчета: определение конструктивных размеров форсунки.

Схема расчета представлена на рисунке 2.

1-газовое сопло; 2–входной конфузор; 3–смеситель; 4-диффузор;

5-носик горелки

Рисунок 2 – Расчетная схема инжекционной горелки

2.1.1 Теоретическая скорость истечения газа из сопла:

для газа низкого давления (< 20 кПа)

(2.1),

где Р_Г – абсолютное давление газа, Па; р_Г - избыточное давление, Па;

для газа докритического давления (< 90 кПа)

(2.2)

По этим формулам построены графики (Рисунок Б1, приложение Б) по которому можно определить скорость истечения газов в зависимости от давления p_г .

Для газа сверхкритического давления (> 90 кПа)

. (2.3)

2.1.2 Диаметр газового сопла

. (2.4)

2.1.3 Оптимальное соотношение площадей смесителя f_c и газового сопла f_Г можно найти из соотношения

(2.5),

где А можно определить по (2.6) или из таблиц по значению отношения Р_о/Р_Г (Таблица А1, приложение А), или по номограмме (рисунок А1, приложение А)

(2.6)

Объемную кратность инжекции m (отношение объема смеси к объему газа после истечения) определим по формуле

(2.7),

где L_o – стехиометрическое количество воздуха.

Массовая инжекция n (отношение массы смеси к массе газа)

(2.8)

В – коэффициент, характеризующий сопротивление на пути движения газовоздушной смеси в горелке

(2.9)

С - коэффициент, характеризующий сопротивление на пути движения газовоздушной смеси в горелке

(2.10)

Можно принять В = 1, 15; С = 0, 425.

2.1.4 Диаметр смесителя

(2.11)

2.1.5 Оптимальное соотношение площадей носика горелки f_Н.Г и смесителя f_С можно найти из соотношения

(2.12),

где - коэффициент сопротивления носика горелки; =0, 2;

- повышение давления в горелке

(2.13),

где - при докритическом давлении;

- при сверхкритическом давлении.

Коэффициент D также можно определить из таблицы А1 по величине отношения Р_о/Р_Г. При давлении р < 20 кПа можно принять

(2.14)

При отсутствии противодавления (Δ р_В +Δ р_топ=0) формула упрощается

(2.15)

2.1.6 Диаметр носика горелки

(2.16)

Остальные конструктивные размеры инжекционной горелки определяются из экспериментально найденных соотношений:

2.1.7 Длина смесителя равна длине диффузора

(2.17)

2.1.8 Длина конфузора

(2.18)

2.1.9 Угол сужения входного конфузора принимаем 45.

2.1.10 Угол раскрытия диффузора принимаем .

2.1.11 Начальный диаметр входного конфузора

(2.19)

2.1.12 Конечный диаметр диффузора

(2.20)

2.1.13 Угол сужения носика горелки принимаем .

2.1.14 Длина носика горелки

(2.21)

2.1.15 Скорость истечения смеси из носика горелки

(2.22)

2.1.16 Температура смеси

(2.23)