Компонування рекуператора

Визначаємо кількість U-подібних елементів у кожній секції:

(2.250)

Середня поверхня нагріву одного трубного елементу:

(2.251)

Середня довжина одного трубного елементу:

(2.252)

Кількість труб ряду, перпендикулярному руху газів:

	(2.253)

де х₁ = 2·d_н.

Кількість труб по ходу газів в кожній секції рекуператора:

(2.254)

Довжина прямої ділянки рекуператора

м.

Висота рекуператора

м.

Ширина рекуператора

м.

Довжина рекуператора (по ходу диму)

м.

Приймаємо тиск димових газів в кінці печі рівним нулю, задавшись швидкістю диму в борові w_од = 1.6 м / с (w_од = 1,52,5 м /с) визначаємо необхідний прохідний переріз борова:

= 4,94м²

Приймаємо найближче стандартне значення вихідного перетину борова

F_Б = 4,94 м² ,

тоді швидкість диму в борові складе:

W_од 1,699 = 1,7 м/с.

Конструктивні розміри прийнятого до встановлення борова представлені в таблиці 2.12

Таблиця 2.12 - Конструктивні розміри борова (мм)

Проходное сечение, м2	В	H	H1	h	h1	h2	h3
	2088	2803	2448	140	75	280	232

2.2.7 Аеродинамічний розрахунок димового тракту

Рух продуктів згоряння в робочому просторі печі забезпечується під дією розрідження, створюваного димарем. Метою аеродинамічного розрахунку димового тракту (рис. 2.7) є визначення гідравлічних втрат по ходу газів і вибір конструктивних розмірів димової труби.

Рисунок2.7 - Схема димового трактупечі

Вихідні дані для розрахунку кількості продуктов спалювання:

= 30210 м³/ч;

= 26584,8 м³/ч;

температура диму:

на виході з печіt_ух=700 °С;

перед рекуператоромt_д^'= 715°С;

за рекуператоромt_д^''= 464 °С;

щільність диму р_0д = 1,27 кг/м³;

надлишковий тиск в робочому просторі печі 0 мм вод. ст.

Розрахунок димового тракту

Ця частина дипломного проекту виконана за методикою методичних вказівок '' Проектування та експлуатація теплотехнічних установок ''[4]

Всі результати розрахунків по таким пунктам як:

- Розрахунок втрат тиску при переході від робочого простору в вертикальні димові канали (поворот потоку на 90° зі зміною швидкості;

- Розрахунок втрат геометричного напору в вертикальних димових каналах;

- Розрахунок втрат тиску в борові на ділянці до рекуператора;

- Розрахунок втрат тиску в рекуператорі;

- Розрахунок втрат в борові на ділянці за рекуператором;

- Визначення сумарних втрат тиску;

- Розрахунок висоти димової труби;

представлені в таблиці2.13

Таблиця 2.13 –Результати розрахунку димового тракту

Номер №/№	Назва розрахунку	Позначення	Результат
Розрахунок втрат при переході із робочого простору в вертикальні димові канали (поворот потоку на 90°зі зміною швидкості)
	Швидкість диму перед вертикальними димовими каналами (на виході із робочого простору печі)	w1,(м/с)	0,593
	Площа поперечно перерізу методичної печі	Fмет, (м2)	11,33
	Динамічний натиску на ділянці	рдин2, (мм.вод.ст.)	1,44
	Втрати натиску при переході із робочого простору печі в вертикальні димові канали	∆pпот1, (мм.вод.ст.)	1,84
	Розрахунок втрат геометричного натиску в вертикальних димових каналах	∆pпот2, (мм.вод.ст.)	1,69
		рд, (кг/см2)	0,356
Розрахунок втрат тиску в борові на ділянці до рекуператора
1	Динамічний натиск на ділянці	рдин3, (мм.вод.ст.)	1,46
2	Переріз борова	Fb,(м2)	2,95
3	Ширина борова	b,(м2)	1,18
4	Еквівалентний діаметр борова	bэкв, (м)	1,6
5	Втрати натиску на тертя	∆pпот3, (мм.вод.ст.)	0,46
6	Втрати на місцевих опорах (два повороти на 90°)	∆pпот4, (мм.вод.ст.)	5,8
7	Втрати при проходженні шиберу	∆pпот5, (мм.вод.ст.)	0,98
Розрахунок втрат тиску в рекуператорі
8	Динамічний натиск на ділянці	рдин4, (мм.вод.ст.)	3,27
9	Середня температура димових газів в рекуператорі	tд, (°С)	589,5
10	Коефіцієнт гідравлічних втрат в рекуператорі	ξ	22,56
11	Втрати в рекуператорі	∆pпот6, (мм.вод.ст.)	72
12	Різниця температур димових газів на виході і вході в рекуператор	Tд(°С)	-251
13	Середня температура димових газів в рекуператорі (К)	T(К)	862,5
Розрахунок втрат тиску в борові на ділянці за рекуператором
14	Динамічний натиск на ділянці	Pдин5, (мм.вод.ст.)	1,09
15	Втрати натиску на тертя	∆pпот7(мм.вод.ст.)	0,693
16	Втрати на місцевих опорах(три повороти на 90°)	∆pпот8, (мм.вод.ст.)	6,54
17	Втрати при проходженні шиберу	∆pпот9, (мм.вод.ст.)	0,73
18	Визначення суми втрат тиску	∑pпот, (мм.вод.ст.)	90,73
Визначення висоти димової труби
19	Розрахункове розрядження, створюване трубою	hр, (мм.вод.ст.)	145,17
20	Діаметр димової труби в гирлі	dу, (м.)	2,125
21	Приймаємо діаметр в гирлі	dу, (м.)	2,2
22	Діаметр труби біля основи	d0, (м.)	3,3
23	Середній діаметр труби	dср,(м.)	2,75
24	Наведена швидкість диму біля основи труби	W01, (м/с)	1,037
25	Орієнтовна висота димової труби	H, (м.)	181
26	Температура диму біляоснови труби з урахуванням переведення частини диму повз рекуператора і підсосу повітря	tд0, (°C)	428
27	Температура диму вгирлі труби	tду, (°C)	247
28	Середня температура диму в трубі	tдср, (°C)	337
29	Висота димової труби	H, (м.)	73

2.2.8 Розрахунок повітропроводу

Розподіл теплової потужності по зонах печі

Теплові потужності зон печі зазвичай приймаються рівними: в томильній зоні 18-25%, зварювальній нижній 35-45%, зварювальній верхній 30-40% від загальної теплової потужності печі, тобто:

, МВт.

Для томильної зони:

= 4,156 МВт;

для зварювальної нижньої зони:

= 8,935 МВт;

для зварювальної верхньої зони:

= 7,689 МВт.

Витрата палива по зонах печі пропорційний розподілу теплової потужності по зонах печі, тобто

, м³/с.

Витрата палива в томильній зоні

× = 0,396 м³/с;

в зварювальній нижній зоні

× = 0,851 м³/с;

_в зварювальній верхній зоні

× = 0,732 м³/с.

Витрата повітря по зонах печі визначається залежністю

.

Для томильної зони витрата повітря дорівнює

0,396×2,87 = 1,14 м³/с;

для зварювальної нижньої зони

0,851×2,87 = 2,44 м³/с;

для зварювальної верхньої зони

0,732×2,87 = 2,1 м³/с.

Вихід диму з кожної зони печі визначається виразом

,

тоді для томильної зони

0,396×3,78 = 1,5 м³/с;

для зварювальної нижньої зони

0,851×3,78 = 3,22 м³/с;

для зварювальної верхньої зони

0,732×3,78 = 2,77 м³/с.

Результати розрахунків розподілу теплової потужності печі, витрат газу, повітря і диму по зонам печі представлені в таблиці 2.14.

Таблиця 2.14 - Розподіл теплової потужності по зонах печі

Зони:	Теплова потужність зони		Витрата палива на зону Вi, м3/с	Витрата повітря на зону Vi, м3/с	Вихід продуктів згоряння із зони Vдi, м3/с
	%Мовщ	Мi, МВт
Томильна	20	4,156	0,396	1,14	1,5
Зварювальна верхня	37	7,689	0,732	2,1	2,77
Зварювальна нижня	43	8,935	0,851	2,44	3,22
Разом	100	20,78	1,98	5,68	7,49

Проектування та розрахунок системи повітропостачання

Діаметр повітряного каналу знаходимо виходячи з витрати повітря на зону і діапазону оптимальних швидкостей. Діаметр повітропровода на і- тій ділянці визначається формулою

м,

Згідно наведеної формули проведемо розрахунок діаметрів повітряного каналу на інших ділянках трубопроводу та занесемо результати в таблицю 8.1

де:

V_в- витрата повітря на i-тій ділянці повітропроводу, м²/с;

w_ов - швидкість повітря в повітроводах, м/с; зазвичай рекомендується в підходах до пальників8 м/с (допускається 5-10 м/с); в розведенні по печі 10 м/с (допускається8-12 м/с в загально цеховому повітропроводі 12 м/с (допускається 10-15 м/с).

Тепер розрахуємо швидкість повітря на підставі обраних труб з існуючих розмірів згідно ДСТУ.

м/с.

8,79 м/с.

У таблиці 2.15 представлені результати розрахунку діаметрів повітропроводів на різних ділянках.

Таблиця 2.15 - Діаметри повітропроводів методичної печі

Діаметри	Пальник томильної зони	Пальник верхньої сварок. зони	Пальник нижньої сварок. зони	Томильна зона	Верхня зварювальна зона	Нижня зварювальна зона	Всі зони разом
wов, м/с	8	8	8	10	10	10	12
Vв, м3/с	0,29	0,53	0,61	1,16	2,15	2,44	5,75
dрасч, мм	0,215	0,291	0,312	0,384	0,523	0,558	0,781
dвн/dн	205/219	281/299	307/325	382/402	519/529	620/630	806/820
wов.действ	8,79	8,55	8,25	10	10	8,1	11,28

Схема повітряного тракту печі з розташуванням на ній розрахункових ділянок представлена на рис. 2.8.

Розрахунок втрат тиску ведемо по напрямку від вентилятора до крайнього пальника томильной зони, так як на цьому напрямку найбільші втрати тиску.

2

Розрахунок починаємо з ділянки 1-2 від вентилятора до рекуператора, на цій ділянці

73,5 Па

49,8 Па

де:

l₁-довжина ділянки від вентилятора до рекуператора, приймаємоl₁=20-25 м;

d₁-діаметр повітропроводу від вентилятора до рекуператора, м;

w_o1-2 - швидкість повітря на цій ділянці, м/с;

r_ов - щільність повітря при нормальних умовах, кг/м³;

_1-2 – коефіцієнт втрат на тертя на ділянці1-2; _1-2 = 0,03;

x_1-2 - сума коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці1-2 (на шляху від вентилятора до рекуператора) - два плавних повороту на90^о; x_1-2 = 20,25= 0,5.

Розрахунок втрат в рекуператорі (ділянка 2-3)

454 Па

де:

d_вн- внутрішній діаметр труб рекуператора,, м;

l_нп - довжина зовнішньої петлі рекуператора, м;

5,2 м

, Т_в.ср- середня температура повітря в рекуператорі, ⁰С; град. К;

_2-3- коефіцієнт втрат на тертя в рекуператорі, _2-3 = 0,03.

Ділянка 3-4 від рекуператора до відведення до томильної зони. На цій ділянці

Па

114 Па

де:

l₃- довжина ділянки від рекуператора до відведення до томильної зони, приймаємо

l₃= l_мет + l_св +(56), м;

d₃- діаметр повітропроводів від рекуператора до відведення до томильної зони, м;

w_o3-4- швидкість повітря на цій ділянці, м/с;

_3-4 – коефіцієнт втрат на тертя на ділянці 3-4 (при температурі повітря до 400 °С повітропровід не футерований і_3-4 = 0,03; при температурі повітря 400°С і вище повітропровід футерований,тоді_3-4 = 0,05);

x_3-4 - сума коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці 3-4 - три плавних повороту на90^о;

x_3-4 = 30,25= 0,75.

Ділянка 4-5 - відведення до томильної зони. На цій ділянці

Па

1701 Па

де:

l₄- довжина відводу до томильної зони, приймаємо

l₄= l_том + В_р.п +(1,53), м;

d₄- діаметр повітропровода- відводу до томильної зони, м;

w_o4-5 - швидкість повітря на цій ділянці, м/с;

_4-5 – коефіцієнт втрат на тертя на ділянці4-5;

x_4-5 - сума коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці4-5 – один плавний поворот на 90^о, втрати в вимірювальній діафрагмі (приймаємо приd₄/d_д= 1,5), втрати в регулюючій дросельній заслінці (приймаємо при  = 30^о), тоді:

x_4-5 = 0,25 + 7,0 + 3,91=11,16.

Ділянка 5-6 - відводи до пальників томильної зони, на цій ділянці

Па

Па

де:

l₅-довжина відводу до пальників, приймаємоl₅= 2,02,5 м;

d₄-діаметр відводу до пальників томильної зони, м;

w_o5-6 - швидкість повітря на цій ділянці, м/с;

_5-6 – коефіцієнт втрат на тертя на ділянці5-6;

x_5-6 - сума коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці5-6 – один плавний поворот на 90о і втрати в запірній арматурі (дві засувки), тоді

x_5-6 = 0,25 + 27,5=15,25.

Результати розрахунку втрат тиску на ділянках повітряного тракту методичної печі представлені в таблиці 2.16.

Таблиця 2.16 - Розрахунок втрат тиску в повітроводі печі

Ділянка	wов, м/с	dвн, мм	l, м	t, 0С	xi	Pпоттр Па	Рпотмс Па
Ділянка 1-2 від вентилятора до рекуператора	11.28	806	20	20	05	73.5	49.8
Ділянка 2-3 - рекуператор	11	51	10,09	195	-	454	-
Ділянка 3-4 від рекуператора до відведення до томильної зони	10	806	29,9	370	0,75	249	114
Ділянка 4-5 відвід до томильної зони	10	519	13,4	370	11,16	171	1701
Ділянка 5-6 відводи до пальників томильної зони	8,79	205	2,4	370	15,25	68.7	1790
Сумарні втрати тиску	-	-	-	-	-	1016	3655

Общие потери давления с учётом 20-ти процентного коэффициента запаса

1,2*(1016+3655+1000) = 6805 Па

Расход воздуха с учётом коэффициента запаса

1,1*20135 = 22148.5 м³/ч.

Этим условиям удовлетворяет вентилятор ________________