3.3. Аэродинамический расчёт туннельной печи

Аэродинамические расчёты выполняют для определения сопротивлений на пути движения газов, воздуха и продуктов горения, что необходимо для выбора тягодутьевых устройств.

Для расчёта аэродинамических сопротивлений туннельных печей необходимо иметь следующие данные:

t_ух- температура дымовых газов при выходе из печи (200-300^оС);

tʹ_ух- температура дымовых газов перед дымососом (200-230^оС);

αʹ- коэффициент избытка воздуха при входе в отборные каналы (3-3,5);

αʹʹ- коэффициент избытка воздуха перед дымососом (4-5);

L_о- теоретический расход воздуха необходимого для горения, нм³/нм³ (нм3/кг);

L_α- действительный расход воздуха для горения, нм³/нм³ (нм^3/кг);

V_α- объем продуктов горения при сжигании топлива, нм³/нм³ (нм3/кг);

В- расход топлива, нм³/ч или кг/ч;

Н- высота от пода до замка свода печи, м;

b- ширина туннеля в свету, м;

ς- величина сопротивления на трение;

β- коэффициент объемного расширения газов (1/273);

ρ- плотность дымовых газов (принимают 1,3 кг/м³).

Разность между объемом продуктов горения и количеством израсходованного воздуха, нм³/нм³

_∆V=V_α-L_α=12,68-11,33=1,35

Количество продуктов горения, нм³/с

Vʹ_пг=V_α*B/3 600=12,68*1 742,45/3 600=6,14

Количество уходящих из печи газов при αʹ с учётом продуктов дегазации (V_дег.),мм³/с

Vʺ_п.г.=В(L_o* αʹ+_∆V)+ V_дег/3 600=1 742,45*(9,44*3+1,35)+947,31/3 600=14,62

Объем продуктов декарбонизации, сушки и дегидратации материалов, нм³/ч

V_дег=(Vco₂+VH₂O)=49,16+898,15=947,31

Vʹ_co2=k*10^-4*(0,4*CaO+0,533*MgO)*P_c=80*10^-4*(0,4*0,36+0,533*0,76)* 11 193,31=49,16

Количество водяных паров, выделяющихся при испарении гигроскопической влаги в зоне досушки обжигаемого материала, а также при дегидратации содержащихся в нем глин, нм³/ч

Vʹ_н2о=0,435*10^-4*k*Al₂O₃*P_c+1,24*P_w

Vʹ_н2о=0,435*10^-4*80*23,02*11 193,31+1,24*11 782,43= 8 966 915,87 +14 610,21 = 898,15

Количество печных газов, проходящих по рабочему пространству печи, определяют, как среднее от Vʹ_пг и Vʺ_п.г, нм³/с

V_о.ср.=( Vʹ_пг + Vʺ_п.г)/2=(6,14+14,62)/2=10,38

Количество печных газов, поступающих в дымосос при αʹʹ, м³/с

Vʺʹ_п.г=В(L₀* αʹʹ+_∆V)+ V_дег/3 600=1 724,45*(9,44*4+1,35)+947,31/3 600=18,997

Свободное сечение для прохода газов в садке зависит от её тип и состояния примерно 50% от общего сечения туннеля, м²

f = 0,5 *H*b= 0,5 *3,5*4,5=7,88

Средняя скорость движения газов в печи, м/с

ω₀=V_о.ср./f=10,38/7,88=1,32

Среднюю температуру газов определяют, как полусумму конечной температуры газов в зоне обжига t_к и температуры на выходе из печи в дымоходы t_ух, ^оС

t_ср=( t_к+ t_ух)/2=(1 100+25)/2=562,5

Найденные величины V_o, f, ω₀, t_ср вписывают в таблицу 3.

Расчёт аэродинамических сопротивлений на пути движения дымовых газов, н/м²

h_пот.=ς*ω₀²/2*ρ₀(1+βt)

β=1/273

Сопротивление садки изделий на вагонетках туннельной печей, н/м²

hс= ς_с*ω₀²/2*ρ(1+βt)=39,2*0,87*1,3*3,08=136,55

Коэффициент сопротивления садки – ς

ς_с=(0,4/0,5)*L=(0,4/0,5)*49=39,2

Сечение дымоотводящих каналов ς_с диаметром d=550 мм

S=πd²/4=3,14*(0,55)²/4=0,24 м²

Общая площадь сечения дымоотводящих каналов составляет 2,9*6=17,4 м²

Сечение сборного дымохода на каждой стороне печи в конце слиянии потоков 0,5м²

Диаметр на данном участке берется средний, мм

d_ср.=(500+800)/2=675

Таблица 6

Расчёт аэродинамических сопротивлений на пути движения дымовых газов

Наименование сопротивлений	V0, м/с	f, м2	ω0,м/с	ω02/2	ρ0,кг/м3	t,оС	1+ βt	λ	ι/d	ς	hпот,Н/м2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Сопротивление садки	10,38	7,88	1,32	0,87	1,3	562,5	3,08	-	-	39,2	136,6
Выход в отборные каналы	14,62	11,08	1,32	0,87	1,3	250	1,93	-	-	2,75	6,003
Два поворота на 90о в канале	2,44	0,24	10,17	51,71	1,3	250	1,93	-	-	0,78	101,20
Сопротивление регулировочного шибера	2,44	0,24	10,17	51,7	1,3	250	1,93	-	-	0,39	50,60
Трение в трубопроводе сборного дымососа	4,87	0,358	13,60	92,48	1,3	230	1,85	0,04	22,2	0,89	197,95
Повороты на 90о над печью	4,87	0,50	9,74	47,43	1,3	230	1,85	-	-	0,39	44,49
Два поворота на 90о к дымососу	14,62	1,04	14,06	98,84	1,3	230	1,85	-	-	0,78	185,41
Продолжение
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Трение в общем дымоходе	14,62	1,04	14,06	98,84	1,3	230	1,85	0,04	8,0	0,32	76,07
Сопротивление поворотной заслонки	14,62	1,04	14,06	98,4	1,3	200	1,74	-	-	1,54	342,77
Трение на дымовой трубе	18,997	1,13	21,47	230,48	1,3	150	1,56	0,035	22,7	0,80	373,93
Выход газов в атмосферу	18,997	1,13	21,47	230,48	1,3	125	1,46	-	-	1,06	463,70
Всего											1 978,72

Сопротивление садки:

h_пот.=ς*ω₀²/2*ρ₀(1+βt)=39,2*0,87*1,3*3,08=136,55 Н/м²

Выход в отборные каналы:

f=V₀/ ω₀=14,62/1,32=11,08 м²

h_пот.=ς*ω₀²/2*ρ₀(1+βt)=2,75*0,87*1,3*1,93=6,003 Н/м²

Два поворота на 90^о в канале:

ω₀= V_о.ср./f=2,44/0,24=10,17 м/с

h_пот.=ς*ω₀²/2*ρ₀(1+βt)=0,78*51,71*1,3*1,93=101,20 Н/м²

Сопротивление регулировочного шибера:

h_пот.=ς*ω₀²/2*ρ₀(1+βt)=0,39*51,71*1,3*1,93=50,60 Н/м²

Трение в трубопроводе сборного дымососа:

ω₀= V_о.ср./f=4,87/0,358=13,60 м/с

h_пот.=ς*ω₀²/2*ρ₀(1+βt)=0,89*92,48*1,3*1,85=197,95

Повороты на 90^о над печью:

ω₀= V_о.ср./f=4,87/0,50=9,74 м/с

h_пот.=ς*ω₀²/2*ρ₀(1+βt)=0,39*47,43*1,3*1,85=44,49 Н/м²

Два поворота на 90о к дымососу:

ω₀= V_о.ср./f=14,62/1,04=14,06 м/с

h_пот.=ς*ω₀²/2*ρ₀(1+βt)=0,78*98,84*1,3*1,85=185,41 Н/м²

Трение в общем дымоходе:

h_пот.=ς*ω₀²/2*ρ₀(1+βt)=0,32*98,84*1,3*1,85=76,07 Н/м²

Сопротивление поворотной заслонки:

h_пот.=ς*ω₀²/2*ρ₀(1+βt)=1,54*98,4*1,3*1,74=342,77 Н/м²

Трение на дымовой трубе:

ω₀= V_о.ср./f=18,977*1,13=21,47 м/с

h_пот.=ς*ω₀²/2*ρ₀(1+βt)=0,80*230,48*1,3*1,56=373,93 Н/м²

Выход газов в атмосферу:

h_пот.=ς*ω₀²/2*ρ₀(1+βt)=1,06*230,48*1,3*1,46=463,70 Н/м²