Пример 10.5.

Определить давление газа перед газовой горелкой среднего давления при различных диаметрах сопел: 15, 20 и 30 мм. Расход газа горелкой равен 150 м³/ч, плотность природного газа 0, 8 кг/м³.

Решение.

A. Диаметр сопла горелки d_c = 15 мм.

1. Определяется площадь сопла горелки

мм².

2. Скорость истечения газа из сопла

м/с.

3. Давление газа перед соплом горелки

Па.

B. Диаметр сопла горелки d_c = 20 мм.

1. Определяется площадь сопла

мм².

2. Скорость истечения газа из сопла

м/с.

3. Давление газа перед соплом горелки

Па.

С. Диаметр сопла горелки d_c = 30 мм.

1. Определяется площадь сопла горелки

мм².

2. Скорость истечения газа из сопла

м/с.

3. Давление газа перед соплом горелки

Па.

Как показали расчеты, с увеличением диаметра сопла горелки, снижаются скорость истечения газа из сопла и давление газа.

На конкретном примере рассмотрим расчет подовой горелки.

Пример 10.6. Рассчитать подовую горелку для чугунного котла с поверхностью нагрева 35 м², переводимого с твердого топлива на природный газ. Производительность котла 390 кВт. Размер колосниковой решетки 1500× 800 мм. Коэффициент полезного действия котла (КПД) η = 0, 8. Характеристики сжигаемого газа: кДж/м³; V₀ = 9, 6 м³/м³; ρ _г = 0, 75 кг/м³; α = 1, 1.

Решение.

1. Для установки принимаем одну подовую горелку. Расход газа на горелку равен:

м³/ч.

2. Коллектор газовой горелки изготавливается из стальной цельнотянутой трубы, диаметр которой 40 мм, толщина стенки 4 мм.

Скорость выхода газа из трубы составит:

м/с.

м².

3. Определяется скорость воздуха W_в при движении его в узком сечении щели при условии, что разряжение в топочном пространстве котла составляет 10 Па:

м/с при μ _в = 0, 7, ρ _в = 1, 29 кг/м³.

4. По формуле (10.18) определяется ориентировочно длина газового коллектора (q_к = 320 кВт/м):

м.

5. Определяется ширина щели. При α = 1, 1, Т_в / 273 = 1

м.

Принимается 88 мм.

6. Определяется проникновение струи в глубь воздушного потока по формуле (10.19):

h = 0, 45 (88 - 40) = 21, 6 мм ≈ 22 мм.

7. Рассчитывается диаметр выходных отверстий по формуле (10.20) при угле раскрытия 90°; тогда угол встречи α = 45°, sin 45° = 0, 707. Отношение скоростей W_г /W_в = 10, а коэффициент k = 1, 6.

мм.

Шаг между огневыми отверстиями равен δ = 0, 75∙ h + 3 = 0, 75∙ 22 + 3 = 19, 5 мм.

8. Определяется число отверстий в коллекторе для выхода газа.

Расход газа через одно отверстие равен: q_г = F_отв∙ W_г, м³/ч.

м².

W_г / W_в = 10; отсюда W_г = 10∙ 2, 75 = 27, 5 м/с.

q_г = 49∙ 10^-7∙ 27, 5∙ 3600 = 0, 48 м³/ч.

Число отверстий шт.

9. Проверяется длина коллектора

мм

(δ принято равным 21, 5 мм).

Полученное значение совпадает с принятой ранее длиной 1060 мм.

Длина щели равна l _щ = 1064 + 30 = 1094 мм. Этот размер меньше длины колосниковой решетки на 1500 - 1094 = 406 мм, что допустимо.

10. Определяется необходимое давление газа перед задвижкой горелки.

Площадь отверстия составит

см².

По формуле (10.21):

Па.

При расчете принято μ _о = 0, 65, а сумма коэффициентов гидравлических сопротивлений на пути движения газа через задвижку горелки до отверстий