книги / Расчёты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов

Площадь сечения клапана 1,75 м2• Скорость на участке

(действительная)

	V20	6 6		8м/с
00= _t_ =-'=- 3
	F	1,75	'	.
Плотность воздуха при 200 С
20 = 1 293 273 = 1 2 кг/м3•
Рt	'	293	'

Динамическое давление на данном участке

Р		3 82			2 = 8		65 Па'
	д	= - '-	1	'		,
		2					,

~=0,5; 8Рм=8,65·0,5=4,32 Па. Все остальные расчеты

сводим в табл. VII.42.

Расчет параметров насадки. Определяем tH :

t~+ t:

	t;		tH =		2
где		и t:- температура воздуха				соответственно	входящего в
		насадку и выходящего из нее;
			Fн=flиЬи,
где	Риплощадь		свободного		сечения	насадки, м2;
	f -	площадь	свободного		сечения	1 м2 насадки,	м2/м2•
	Площадь свободного сечения насадки типа Лихте по
справочным данным, м2/м2 [55]:
					аЬ
			f =	(а+ б)(Ь+ б)
			0,122
		'= (0,065 + 0,12)2 =				0,421 м2/м2 .

Тогда

Fи = 0,421.21·2,45 = 21,7 м2.

Определяем коэффициент местного сопротивления

насадки:

1"-~h

':>Н- Vi и,

где d- гидравлический диаметр ячейки насадки, равный 0,12 м; hи - высота насадки регенератора, м.

1,57 1,57.4

~H= 4 -- 4== -- = 10,65.

}/о,12 0,59

281

				т а б л и ц а				VIl.42. Местные сопротивления и потери давления на пути движения воздуха
~------------------------											~----~--~~---.----~--------~----																							~--~-----
			Местные сопротнвлення								:''i~						It,·C	I :'J~					IР,м'			I00, м/с			K~~~'			IРД'Па		I	ь	Id Р,Па
							·. .		.
	Вход в		клапан .								б,15						20			б,б			1,75				3,8		I 1,2			8,65			0,5			4,32
	Поворот			в клапане .				·.			б,I5						20		6,6				1,75				3,8		1,2			8,65			1,2			10,4
																	40		7,05				2,3				3,1		1,13			5,40			0,5			2,7
	Поворот канала к регенератору .										б,15
	Вход в поднасадочный							канал.			6,15						50		7,25				2,8				2,6		1,09			3,64			0,3			1,09
	Поворот и вход в насадку .										6,15						70		7,72				2,8				2,8		1,03			4			2			8
	Насадка							·			6,15						585		19,3				21,7				0,9		0,41			0,2		10,65				2,13
	Выход		из	насадки,			разделение		пото-																													0,66
	ка.			о	,		·	·			6,15						1100		31				19,5				1,6		0,26			0,33			2
									. .
	Вход в		шахту ,				·				6,15						1125		31,5				12,6				2,5		0,257			0,8			0,5			0,4
																			31,6				6,4				4,95		0,253			3,1			0,3			0,92
	Поворот в горизонтальный каl;'ал										6,15						1130
	Сужение			потока		(конфузор) . .					б,15						1150		32,4				4,05				8		0,25			7,95			0,2			1,59
	Вылет		в	печь .							6,15						1200		33,2				4,05				S,2		0,248			8,31			1			8,31
			Итого",			•	" '"	А " 11	11*"					I				I			I							I			I		I			I		40,52

Схема движения газов и распределения температур

приведена на рис. VII.14.

Геометрическое давление (Па) рассчитываем по сле­

дующей формуле:

РГ= Н (р;О- р:СР) 9,8,

где	Н - высота участка, м;
	p~CP_ плотность воздуха при температуре, средней на дан­
	ном участке.

Рис. VII.l4. Схема движения газов и распределения температур

для расчета аэродинамических сопротивлений ванной печи

Всю высоту подъема воздуха разбиваем на два участ­ ка высотой Н! и Н2 (см. рис. VII.l4) и рассчитываем гео­

метрическое давление на этих участках:

1

Hi = hH +"'2 hподнас.каН8ла;

I

H1 = 4 + 2'1,4 = 4,7 м.

Высоту от насадки до оси влета Н2 принимаем рав­ ной 3 м. Этот размер берут конструктивно, тогда

P~ = Н! (р;О - p~85) 9,8 = 4,7 (1 ,2 - 0,41) 9,8 = 36,4 Па;

p ll = н	2	(р20 -	рll50) 9	'	8 = 3 (1	,	2 -	О	"	25) 9 8 = 28 Па'
г		в	в							,

РГ = P~ +p~1 = 36,4 + 28 = 64,4 Па.

Запас давления

рз = Рг -/),р = 64,4- 40,52 = 23,88 Па;

23,88·100

Рз= 64,4 =37,2%.

в ы в о д. Запас давления вполне достаточен для нор­ мальной работы печи длительное время.

7. Расчет высоты и сечения ДЫМОВОЙ трубы

Расчет выполняют для определения высоты дымовой

трубы, обеспечивающей удаление из печи дымовых газов

за счет естественного отрицательного давления. Расходу­

ется это давление на преодоление местных сопротивле­

ний по пути движения дымовых газов и на опускание

последних от влета печи до основания регенератора.

Необходимо также учесть сопротивление трения, замет­

но сказывающееся на длинных участках пути дымовых

газов (от регенератора до дымовой трубы). Расчет производим по формуле

Робщ = (/)'Рм + Рг +/)'ртр) кз ,

где Робщотрицательное давление газов у основания дымовой трубы, Па;

/),Рм- потеря давления на местные сопротивления движению

газов, Па;

Рг- геометрическое давление, затрачиваемое на опускание

газов на участке горелка - регенератор, Па;

/)'Р,тупотеря давления на трение, принимаем 10 Па; ~з- коэффициент запаса давления, имеющий то же значе·

ние, что и запас давления на воздушной стороне, и принимаемый в тех же пределах.

Потери давления на местные сопротивления t!PM рас·

считывают по формулам, использованным для расчета сопротивлений на тракте движения воздуха, но при этом

учитывается, что первоначальный объем дымовых газов

постепенно увеличивается за счет подсосов наружного

воздуха на всем дымовом тракте. Общие подсосы возду,

ха составляют 20%.

Распределение температур дано на схеме рис. VII.l4.

Плотность дымовых газов при нормальных условиях

(кг/м3 ) рассчитывают по формуле

Рд = Рсо. 'со. + РН.О 'Н.О + PN. 'N.+ РО. 'о.'

В свою очередь,

f.t

Р = 22,4 '

где f.t- молекулярная масса газа;

г- доля газа в смеси.

Рассчитываем значение р:

Рсо = - 44 ::с 1,97 кг/м8;

•22,4

Р	Н.О		= -18 =0 8 кг/м8 •
					22,4'	,
Р	N.	= -			28 = 1 25 кг/м8•
				22,4'		,
	Р				32	кг/м3 '
		О.		= - = 1 43
					22,4'	,
Рд = 1,97·0,0880+ 0,8·0,172 +						1,25·0,722 +
+ 1,43·0,018 = ',24кг/м3 .

Остальные расчеты сводим в табл. УII.43.

Расчет геометрического давления, затрачиваемого на

опускание дымовых газов, Па

	РГ =	Н (р;О-	p~cp) 9,8,
где Н-общая высота опускания, м (Н=3+4,7=7,7 м);
p~cp - плотность	дымовых газов при температуре, средней по
высоте опускания; tcp =			1550+470
			2	=1010°С;
pl010=1 24		273	= 0,26 кг/м3;
д	,	1010+273
Рг =	7,7 (1,2- 0,26) 9,8 =			71 Па.
Рассчитываем отрицательное давление, создаваемое
дымовой трубой:
Робщ = (128 + 71 +			10) 1,4 =	292 Па.

285

t-:)

т а б л и ц а VII.43. Местные

сопротивления

и

потеря

давлеиия на пути движения дымовых газов

~

Vt ,

Местиые сопротивления

VJI'

t,

ос

Р, М'

00, м/с

Pt'

РД' Па

С

А Р

М

, Па

м/с

м'/с

КГ/М'

					· ·
	в горелку. .				.			··.		6,76			1550	45,1		4,05	10,1	0,186	10,2		0,5	5,1
	узор в		горизонтальном канаде							6,76			1525	44,5		4,05	10,1	0,188	10,3		0,3	3,1
	ют в шахту.				·			··		6,76			1500	43,7		12,6	3,5	0,191	1,16		0,5	0,6
	в	наездку.						···.		7,1			1450	44,8		19,5	2,3	0,197	0,52		2	1
	,ка	.						·		7,1			960	32,2		21,7	1,48	0,274	0,30		10,65	3,9
	~ из	насадки и поворот в под-								7,4			470	20		2,8	7,15	0,48	2,45		2	4,9
	!Дочном канале. .
	ют	канала		к	клапану			.		7,4			450	19,6		2,3	8,5	0,49	17,6		0,5	8,8
	н.	. .			. ·			·. ·.		7,4			425	19		1,75	10,8	0,5	29,2		1	29,2
в	в канал		на	дымовую				трубу		7,8			425	19,8		2,3	8,6	0,5	18,5		0,3	5,6
	ход	с	шибером.							7,8			375	18,5		2,4	7,7	0,545	16,2		2	32,4
	ют	в трубу . . ·.						··		8,1			350	18,5		2,4	7,7	0,567	16,8	I	2	33,6
														I	I	I		I	I	I		I 128,2
	Итого					........ '"							I

Высоту дымовой трубы определяют по необходимому

геометрическому давлению, Па:

Робщ = Н (Рв - Рд) 9,8,

где Н - высота дымовой трубы, м; Рв - плотность воздуха, окружающего трубу, кг/м3 ;

Рд - плотность дымовых газов при температуре, средней по вы­ соте дымовой трубы, кг/мЗ•

Плотность воздуха, окружающего трубу, рассчитыва­ ют при температуре, создающей худшие условия работы дымовой трубы, т. е. летние. Принимают температуру, максимальную в той местности, где проектируют строи­

тельство трубы. В данном расчете принимаем температу­

ру равной 350 С.

Для определения средней температуры по высоте

кирпичной дымовой трубы задаемся предварительно вы­

сотой ее 50 м и, принимая понижение температуры 20 на 1 м высоты ее, определяем температуры трубы. Темпе­ ратура внизу трубы составляет fниз=3500 С;

			м = 50·2 =		100" С..
Тогда	вверху трубы: tB = 350100 =					2500 С;
			350+ 250		=3000 С.
			tcp =	2
При этой температуре
	Р	зоо	= 1 24	273	= О 59 кг/м3'
				273+ 300'		,
		д	,
	p:S = 1,293			273	= 1,15 кг/м3•
				273 + 35
Высоту трубы определяем
			Робщ		292
	Нтр = (Рв-Рд)9,8 = (1,15-0,59)9,8 =53 м.

Площадь сечения и диаметр дымовой трубы на выхо­ де (у устья) определяют по допустимой скорости вылета

дымовых газов.

Принимаем ш=5 м/с.

Тогда

Уд	18,5
Р=-=-=37м2		,
ro	5 '

287

но

Тогда

4F		У4.3],
V		-- = 2,17 М.
dB = - =
	n	3,14

Из условий строительной прочности dи= 1,5dB , где dи -

диаметр нижнего сечения трубы, Т. е.

dH = 1,5·2,17 = 3,26 М.

Г л а в а УIII

ПРИМЕР РАСЧЕТА АВТОКЛАВА

1. Исходные данные

Изделия, подлежащие запариванию,-асбестоцемент­

ные волнистые	листы	обыкновенного	профиля	ВО
(ГОСТ 378-60).	Производительность автоклава			N =
= 2940 листов за	цикл,	вагонеток -14	по 21 О листов

каждая. Для запаривания принят автоклав, изготовлен­

ный Ижорским машино'строительным заводом, характе­

ристика которого приведена ниже.

Тип автоклава . . . • . .		проходной
Внутренний диаметр	барабана .	DK =2000 мм
Рабочая длина барабана		L K=19245 »
Габаритные размеры:		20845	»
длина.
ширина .		2628	»
высота .		3850	»
Ширина колеи для вагонеток .		750	»
Масса котла .	..... .	20570 кг
Температура окружающего воздуха		tB =20°C
Начальная TeMIIepaTypa листов. .		t1=25°C

Поверхность автоклава покрыта тепловой ИЗQляцией: слой асбозурита мастичного марки 600, толщиной биз=

= 150 мм (асбестотрепельная масса). Температура по­

~верхности изоляции tиз= 400 С.

Автоклав относится к сосудам в соответствии с «Пра­

вилами устройства и безопасности эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденными Госгортех­ надзором СССР 19 мая 1970 г.

2. Выбор режима процесса запаривания асбестоцементных изделии в автоклаве

Оптимальный технологический режим автоклавной

обработки после загрузки изделий в автоклав включает

следующие этапы:

19-266

229

а) равномерное повышение температуры до	t2 =
= 172,1 о С и давления до максимального значения -	р =
=900 кПа, 'tI=I,5 ч;

б) изотермическое выдерживание при максимальном

даВJIении в заданном и,перваJIе времени - 'Т2=6,5 ч;

в) равномерное снижение давления до атмосферного

и ОХJIаждение до t=70...50° С к моменту выгрузки листов из автоклава 'tз=2 ч.

Режим процесса запаривания длится 'т= 1,5+6,5+ +2= 10 ч (не считая времени впуска и выпуска пара).

Заданный тепловой режим в современных автоклавах

достигают применением контрольно-измерительных при­

боров и самопишущих программных регуляторов, авто­

матически поддерживающих заданный режим повыше­

ния, выдержки и понижения температуры и давления.

При отсутствии автоматики равномерное повышение

температуры в автоклаве можно обеспечить с помощью

обводных трубок (диаметр 3/4-1") и дроссельных ди­ афрагм (диаметр 11,5-20 мм). Асбестоцементные лис­

ты перед загрузкой в автоклав подвергают кратковре­

менному пропариванию (4-5 ч) с той целью, чтобы они приобрели прочность, достаточную для противодействия

давлению расширяющегося в их порах воздуха.

3. Материальный баланс процесса автоклавной

обработки асбестоцементных изделий

По закону сохранения массы, количество веществ, по­ ступающих в автоклав (~Gнач), равно количеС1ВУ ве­

ществ, выгружаемых из автоклава (~OKOH)' Это можно

представить в виде уравнения материаJIЬНОГО баланса

Для периодически действующего автоклава материаль­ ный баланс составляют на 1 цикл.

прuходная часть по .массе

С сухой частью асбестоцементных изделий

ОС = 7,65·2940 = 22 491 кг,

где 7,65 - масса сухого листа, кг; 2940 - производительность автоклава, листов за 1 цикл.

290