6.15. Принципы расчета дымоходов, по которым отводятся продукты сгорания от водонагревателей.

При расчете дымохода определяют размер поперечных сечений дымохода и присоединительной трубы, а также величину разряжения перед газовыми приборами. Поперечными сечениями предварительно задаются, принимая скорость уходящих газов 1,5…2 м/с. О достаточности принятых размеров сечений судят по полученной величине разрежения перед приборами. Тягу рассчитывают по уравнению _т0,0345/_н.в_т_б, где _т- тяга, создаваемая дымовой трубой, дымоходом или вертикальным участком присоединительной трубы; - высота участка, создающего тягу; _н.в- температура наружнего воздуха; _т - средняя температура газов на участке; _б- барометрическое давление. Для определения средней температуры газов следует знать снижение их температуры в результате остывания при движении по соединительным трубам и дымовым каналам. Из сравнения уравнения теплопередачи от уходящих газов к воздуху, окружающему дымоход, *_в*_ух-_ов-*_в*/2 и уравнения теплового баланса для участка газохода =1,38*_п.с**1000/3600 получаем следующую зависимость для расчета остывания уходящих газов: _ух-_ов0,384*_п.с/*_в+0,5, где - среднее значение коэф. теплопередачи для стенок дымохода, отнесенное к внутренней поверхности, Вт/(м²*град); _в-внутренняя площадь поверхности расчетного участка дымохода, м²; _ух- температура ухо­дящих газов при входе в дымоход, ⁰С; _ов- температура воздуха, окружающего дымоход, ⁰ С; - падение температуры уходящих газов в расчетном участке,⁰С; -количество тепло­ты, отдаваемой уходящими газами при остыва­нии на величину, Вт; 1,38-средняя объем­ная теплоемкость дымовых газов, кДж/(м³*град) (условно принята постоянной); _п.с- расход продукции сгорания через дымоход, м³/ч, отне­сенный к нормальным условиям. Примерные значения падения температуры уходящих газов на 1 м дымохода следующие: в кирпичном дымоходе, расположенном во внут­ренней стене, 2...6° С; в кирпичном дымоходе, расположенном снаружи здания, 3...7⁰ С; в стальных соедини­тельных трубах 6...12° С. Разрежение перед газовым прибо­ром определяют по формуле _газ_т-(_тр-_м.с), где _газ- разрежение перед газовым прибо­ром; _тр,_м.с- потери давления на трение и местные сопротивления при движении газов по соединительным трубам, дымоходам и ды­мовой трубы (величина _м.с включает потери давления, связанные с созданием скорости при выходе из трубы). Потери на трение рассчитывают по формуле _тр=**²_ух/2*_ух*_ср, где коэффициент трения, принимаемый для кирпичных каналов и труб равным 0,04, для металлических труб- 0,02, для металли­ческих окисленных 0,04; - длина расчет­ного участка, м; d - диаметр, м; ²_ух-скорость уходящих газов, м/с, приведенная к нормальным условиям; _ух- плотность ухо­дящих газов, кг/м³, приведенная к нормаль­ным условиям; _ср- средняя температура га­зов в расчетном участке, °С. Если сечение прямоугольное, то бе­рут эквивалентный диаметр _ух=4/, где  живое сечение газохода, м²; V — периметр поперечного сечения, омываемый га­зами, м. Потери на местные сопротивления рассчитывают по уравнению _м.с=*²_ух/2*_ух*_ср, где -сумма коэффициентов местных соп­ротивлений, включая сопротивление при выхо­де из трубы.

6-11. Устойчивость горения. Стабилизация пламени.

Горение – это быстрая реакция соед-ния горюч.элементов топлива с окислителем, сопровождаемая выделением большого кол-ва теплоты и резким повышением темп-ры. В кач-ве окисл-ля м.б.использован читсый О2 или О2 содержащийся в в-хе.

Условие стабильного процесса горения в потоке:фронт пламени д.б.остановлен в пространстве. Это достигается с пом-ью горелок.

Для горелок с ламинарным потоком устойч-ть пламени сохраняется в сравнительно узком диапазоне измен-ния скоростей.

Для горелок с турбулентном потоком зона устойчивого горения или очень мала или исчезает вовсе. Поэтому для обеспечения нормал.работы горелок необходимо искусственно стабилизировать пламя.

Искусств.стабил-ция д.обеспечиваться работу горелок без проскока и отрыва пламени.

Проскок пламени возникает в области ламинарного подслоя пограничного слоя.

Меры борьбы с ним:

1.увеличение градиента ск-тей потока у границ стенок.

Это обеспечивается:

1)увеличением ск-ти выхода ГВС

2)выравнивание выходного поля ск-тей из горелки, что достигается поджатием потока с пом-ью диффузура

2.уменьшение градиента нормал.скоростей распр-ния пламени горелки.

Это достигается увеличением интенсивности т/отвода от стенок горелки. Для этого или охлаждают головку горелки или уменьшают диаметр выходного отверстия(сопла)

Отрыв пламени.одной из основных мер предотвращения отрыва пламени явл-ся:

1)устройство поджигающего очага вне горелки на выходе из нее с пом-ью искусственного непрерывнодействующего зажигателя(искра,раскаленное тело,пламя дополн.горелки)

2)создают заторможенные зоны при введении в поток ГВС тела плохообтекаемой формы вблизи стенок этого тела поток тормозится и за ним создается зона медленного течения. В заторможенных зонах имеются уч-ки,где ск-ть распрост-ния пламени равна ск-ти потока. Эти уч-ки обеспечивают стабилизацию пламени.

3)организуют возврат раскаленных продуктов горения в корне факела. При введении в поток тел плохообтекаемой формы в потоке с большой ск-тью за ним возникает зона возвратного дв-ния продуктов горения, кот.будут выполнять роль постоянного действующего поджигателя и тем самым стабилизировать пламя.

6-13. Устройство и работа регуляторов давления прямого действия.

Управление гидравл.режимом работы сис-мы г/сн-ия осущ-ся с пом-ью регуляторов Р, кот.автоматически поддерживают постоянное Р в точке отбора импульса независимо от интенсивности потребления газа. При регул-ии Р происходит снижение начального, более высокого Р, на конечное(более низкое).

Автоматич.регулятор Р состоит из регулирующего и реагирующего устр-ва. Основной частью реагир.устр-ва явл-ся чувств.элемент(мембрана), а основной частью регулирующего устрой-ва – регулирующий орган(дроссельный орган). Чувствительный элемент и регулирующий орган соедин-ся между собой исполнительной связью.

Р₁ – Р до РД, Р₂ - после РД. Данная схема показывает,условную газовую смесь, кот.и явл-ся объектом регулирования. Автомат.регулятор типа«после себя» поэтому Р₂ явл-ся для него регулируемым параметром. При установившейся работе сис-мы кол-во газа М остается в сети постоянным. Приток газа Мпр равен кол-ву отбираемого газа, т.е. Мст

При М=соnst Мпр=Мст

При этом регулируемое Р газа остается постонным Р₂ =const

Если равновесие притока и стока нарушается, напр.вследствии изменения режима в сети тогда будет изменяться регулируемое Р.

Мпр не равно Мст

РД будет находиться в равновесии если алгебр.сумма сил,действующих на клапан =0,т.е. сбалансирована . в этом случае РД пропускает в объект (газ.сеть) постоянное кол-во газа. Мпр=const. Если баланс сил нарушается, то клапан будет перемещаться в сторону действия больших сил.

Рассм. силы действующие на РД.

1)активные. Вел-на активных сил связана со значением регулир.параметра.

2)противодействующие. кот. Уравновешивают активные силы.

3)дополнительные. Сила веса подвижных частей регулятора, силы трения,кот. Возникают при дв-нии регулятора.

Если величина Р₂ станет больше или меньше величины, на кот. Настроен регулятор, тогда баланс сил нарушится и РД придет в действие.

Различают РД прямого и непрямого действия. У РД прямого действия регулирующий орган (клапан) перемещается усилием, возникающим в его чувствительном элементе(мембране) без использования энергии от постоянного источника. У таких регуляторов силовой элемент привода явл-ся одновременно и чувствительным элементом. Регуляторы прямого действия не имеют усилителей. Они просты по конструкции, надежны в работе и нашли широкое применение в системах г/снабжения.

6-14. РАСЧЕТ ИНЖЕКЦИОННОЙ ГАЗОВОЙ ГОРЕЛКИ

Расчет горелок должен обеспечивать необходимую для аппаратов и установок тепловую мощность, широкий диапазон регулирования расхода газа, устойчивость пламени без применения искусственных стабилизаторов горения, и отсутствии или пониженной концентрации вредных компонентов продуктов сгорания. Расчет включает в себя определение размеров следующих конструктивных элементов:

-сопла;

-горловины смесителя;

-конфузора;

-диффузора;

-огневых каналов;

-габаритных размеров, обеспечивающих возможность установки горелки в заданной топке.

Исходными данными для расчета являются

-тепловая мощность горелки;

-химический состав газа;

-давление газа перед соплом;

-температуры газа и воздуха;

-характеристики аппарата или тепловой установки, для которой горелка рассчитывается.

По указанным исходным данным определяется низшая теплота сгорания газа (Q^н_р=36000 кДж/м³), его плотность (_г=0,78 кг/м³) и объем воздуха (V_в). При расчете таких горелок объем газа и его плотность определяются при нормальных физических условиях. Объясняется это тем, что давление газа мало отличается от атмосферного. При этом следует учитывать, что его температура для зимнего расчетного периода изменяется на 5 – 10 ^оС. При тех же параметрах с допустимой для практики точностью могут определяться объем и плотность воздуха. При расчете горелок можно не учитывать содержание в газе и воздухе водяных паров, так как оно очень мало влияет на его объем, плотность и теплоту сгорания.

Расход газа определяют

, м³/ч,

где q-номинальная теплопроизводительность установки, кДж/ч;

Q^р_н- низшая теплота сгорания газа, кДж/ч;

N- число принимаемых к установке однотипных горелок с одинаковым расходом газа;

-КПД прибора.

Давление газа (P_г) перед соплом горелки определяется на основании гидравлического расчета внутридомового газопровода.

Теоретическая скорость истечения газа из сопла W_г при нормальных условиях рассчитывается по формуле, не учитывающей изменения плотности газа

м/с

Определяются площадь поперечного сечения газового сопла f и его диаметр D.

Диаметр горловины смесителя (D₃) определяется из уравнения, выражающего закон сохранения количества движения при смешении двух газов

₁ для данного вида газа зависит только от соотношения диаметра горловины и не зависит от давления инжектируемого газа. Это значит, что инжекционные горелки обеспечивают постоянство соотношение газа и воздуха в ГВС не зависимо от изменения расхода газа. Так для горелок рассматриваемого вида ₁ должно приниматься таким, чтобы не происходило проскока пламени внутрь смесителя при минимально необходимом расходе газа

Одновременно ₁ должно быть больше такого, при котором возможно образование желтых языков пламени

где m-число углеродных атомов в молекуле;

n –число водородных атомов в молекуле.

Диаметр конфузора D₂ и диффузора D₄ принимается примерно одинаковым