3. Розрахунок аеродинамічного опору котла.

3.1. Загальні положення.

Аеродинамічний розрахунок котла зводиться до визначення опору газового тракту агрегату з метою вибору дуттьового вентилятора. Розрахунок аеродинамічного опору котла-утилізатора виконується з метою становлення впливу опору на економічність роботи двигунів внутрішнього згорання.

Розглядаючи газовий тракт водогрійного котла-утилізатора його можна поділити на дві частини:

а) водопідігрівач з гладкими або оребренними трубами;

б) дифузор і конфузом на вході і виході котла з необхідними кутами повороту газового потоку α і β;

Газовий тракт парового котла-утилізатора можна розділити на 4 частини, (наприклад):

а) дифузор на вході і конфузом на виході котла з необхідними кутами повороту газового потоку;

б) пароперегрівач з гладкими трубами;

в) випаровувач з оребренними трубами;

г) економайзер з оребренними трубами;

Аеродинамічний розрахунок котла-утилізатора виконується по нормативному методу приведеному у 4.

3.2. Розрахунок аеродинамічного опору дифузора.

Конструктивно дифузор має конусну форму.

Схема дифузора, складається за місцем його розташування.

F_вх= = = 0,082 м²

F_вих=F_г=0,093 м²

Д_вх=2∙ =2∙ = 0,323 м

Д_вих=Д_к=0,71 м

, β – кути розширення дифузора, α=60⁰, β=50⁰.

3.3. Опір дифузора

∆Р_диф=𝜉_диф Па

∆Р_диф=0,05∙ = 1,92 Па

де ρ₂ і W₂ – густина і швидкість газів, визначається на підставі теплового розрахунку котла-утилізатора, по температурі і кількості газів на вході в дифузор.

𝜉_диф=ϕ_p𝜉_вих., де ϕ_р – поправка в залежності від углів розкриття дифузора α, і β, тобто ϕ_р=t(α,β)ϕ_p – знаходиться по графіку, для углів α=60⁰, β=50⁰ ϕ_p1,

𝜉_диф=1∙0,05=0,05

𝜉_вих.=f – поправка, яка залежить від відношення площі перетину дифузора на вході до площі перетину на виході і визначається по графіку.

𝜉_вих.= F = 0,05

𝜉_диф- коефіцієнт опору дифузора у прямому каналі.

Після визначення 𝜉_диф розраховується опір дифузора для потоку газів з параметрами ρ₂ і W₂.

3.4. Розрахунок аеродинамічного опору конвективних поверхонь нагріву.

3.4.1. Розрахунок аеродинамічного опору гладко трубних пучків.

Розрахунок розглядаємо на прикладі пароперегрівача, який виконаний із коридорних пучків гладких труб. Пароперегрівач виконаний у вигляді 2^х (або більше) модулів паралельних напрямку руху газів, при кількості трубок у змійовику z₂=n.

Вхідні дані:

А) W₂=11 – швидкість газів через теплообмінний пучок пароперегрівача, м/с,

Б) t_г=320⁰С – температура газів,

В) d_з=0,029 – зовнішній діаметр труб, м,

Г) z₂=3 – кількість трубок у змійовику, шт,

Д) = = 1,517 – відношення шагу розміщення труб по фронту пучка до зовнішнього діаметра труб.

Е) = = 1,517 – по глибинні теплообмінного пучка.

В разі використання номограм розрахункова залежність має вигляд:

∆Р_п.п.=С_s∙C_d∆P₁(z₂+1), Па де ∆Р_п.п.=t(W_г t₂),

∆Р_п.п.=1∙1,05∙1,2∙(3+1)=5,04

∆Р₁ – опір одного ряда труб, визначається по графіку 6.

С_sC_d – коефіцієнти поправки на шаг розміщення і діаметр труб.

3.5. Розрахунок аеродинамічного опору поворотного конфузора.

Конструктивно в конструкцію утилізаційного котла може включатись конфузором.

Схема конфузора

3.5.1. Геометричні розміри конфузора.

Д_вх=Д_к=0,71м

Д_вих=2∙ = 2∙ = 0,323 м,

3.5.2. Площа перетину для проходу газів.

F_вх=F_г=0,095 м²

F_вих= = = 0,082 м²

3.5.3. Опір конфузора.

∆Р_кон=𝜉_кон Па

∆Р_кон=0,1∙ = 4,4 Па

де: ρ_гW_г – густина і швидкість газів, визначається на підставі теплового розрахунку котла.

𝜉 – коефіцієнт опору конфузора у прямому каналі, знаходиться по залежності:

𝜉_кон=ϕ_р∙𝜉_вх.,=1∙0,1=0,1

Де: ϕ_р – поправка, яка знаходиться по графіку 15 ϕ_р=f( ).

𝜉_вх.=f – поправка, яка визначається по графіку 14.

𝜉_вх.=f =0,1

3.5.4. Загальний аеродинамічний опір газового тракту котла-утилізатора.

∆Р_заг=∆Р_диф+∆Р_пуч+∆Р_кон=1,192+5,02+4,4=10,612