2. Розрахунок гідравлічного опору котла.

2.1. Загальні відомості:

Метою розрахунку гідравлічного опору є визначення втрати тиску при течії потоків води, пароводяної суміші чи пари в трубах, що необхідно при виборі живильних або циркуляційних насосів котла.

Слід зазначити, що втрата тиску для водогрійних котлів розраховується по даним течії води у конвективній поверхні нагріву. Для парових котлів це окремий розрахунок втрати тиску у економайзері, у паро утворюючих пучках труб і у пароперегрівачі. Для цих поверхонь, відповідно, вибираються теплофізичні характеристики потоків води, пароводяної суміші і пари на вході і виході із теплообмінного пучка.

2.2. Вхідні дані для теплообмінної поверхні, що розглядається.

а) довжина труб — L_тр=2,751 мм.

б) внутрішній діаметр труб — d_вн=0,025 м.

в) число труб по ходу потоку — n=2 шт.

г) число ходів потоку — N=2 шт.

д) температура потоку на вході і виході з поверхні нагріву — t_вх/t_вих, ⁰С.

2.3. Розрахунок втрати тиску.

2.3.1. Середня густина потоку у теплообмінній поверхні

ρ= = = 321,4

- для економайзера густина води при різних температурах,

- для паро утворюючого пучка труб це густина води на вході, і пари на виході (ρ_в і ρ_п),

- для перегрівала, ρ_вх і ρ_вих відповідно – густина насиченої і перегрітої пари (ρ_н.п. і ρ_п.п.).

Густина вибирається по даним приведеним в додатках по температурі і тиску у потоці.

2.3.2. Середня швидкість потоку у трубах розраховується на підставі рівняння нерозривності.

W= , ;

де G — масова витрата потоку, що проходить через трубки теплообмінної поверхні,

G= = =0,076 ,

t — площа живого перетину труб для течії потоку;

t= ∙ h, м²

враховуючи значення t середня швидкість потоку визначається по залежності:

W = = = 0,24 .

Оптимальна швидкість води в трубах котлів при примусовій подачі пропонується від 0,1 до 2,0 м/c (можливо 0,5 до 0,1). В тих випадках, коли швидкість перевищує рекомендовані значення необхідно передбачити два або більше паралельних хода потоку.

2.3.3. Втрати тиску за рахунок тертя при русі потоку, Па.

∆Р_тр=λ∙ ∙ = 0,031∙ ∙ = 1,57

де: λ — коефіцієнт тертя, залежить від відносної шераховатості стінки труб і числа Рейнольдса, який визначається по залежності

λ=0,11 = 0,11∙ =0,031

де: К_е — абсолютний еквівалент шероховатості внутрішньої поверхні труб,

К_е=0,1∙10^-3, м;

Re – число Рейнольдса Re= = = 30456,85

v – коефіцієнт кінематичної в’язкості, вибирається по середній температурі потоку.

Втрата тиску від тертя для всього теплообмінного пучка, що складається з N паралельних ходів потоку.

∆Р_тр.пуч.=∆Р_тр∙N=1,57∙2=3,14 Па

2.3.4. Визначення втрат тиску на подолання місцевого опору при зауваженнях площі перетину, або зміні напрямку руху потоку.

∆Р_м.с.= = 3,9∙ = 1,23 Па,

де: – сума коефіцієнтів місцевого опору по теплообмінній поверхні залежить від геометричної форми її виконання і визначається по 4. Наприклад для входу в колектор і виходу із нього коефіцієнт місцевого опору має значення 𝜉=0,7, а в разі повороту потоку 𝜉=1,1.

= n(𝜉_вх.+𝜉_вих.)+(N-1)𝜉_пов.=2∙(0,7+0,7)+(2-1)∙1,1=3,9

Слід зазначити, що n це кількість входів і виходів труб в колектор із нього. Наприклад, змійовик складається з шести труб, але має один вхід із колектора, в такому разі n=1.

2.3.5. Загальна втрата тиску в конвективній поверхні нагріву

∆Р_к=∆Р_тр+∆Р_м.с.=1,57+1,23=2,8