2.5. Аэродинамические расчеты

Работа промышленной печи в значительной степени зависит от ее аэродинамической характеристики. Аэродинамические расчеты тепловых агрегатов выполняются для определения сопротивлений на пути движения газов, воздуха и продуктов горения, что необходимо для выбора тяго-дутьевых устройств и расчета дымовой трубы. Аэродинамические расчеты включают непосредственно аэродинамический расчет теплового агрегата и подбор вентилятора или дымососа. Аэродинамические расчеты печей различных конструкций приведены в литературных источниках.

2.5.1. Подбор вентилятора

Вентиляторы подбираются по их рабочим характеристикам, составленным по результатам испытаний в виде графиков в логарифмических координатах и опубликованных в каталогах и справочниках.

Характеристики вентиляторов и дымососов приведены в прил.17.

Исходными данными для подбора вентилятора являются: требуемая производительность (подача) вентилятора V, м³/ч; полное давление Р_пол. Па, которое он должен развивать

Р_пол= ΣР_пот+Р_дин, (2.55)

где ΣР_пот – сумма всех рассчитанных аэродинамических сопротивлений, Па;

Р_дин – динамическое давление, создаваемое вентилятором, Па, нанесенное на его рабочей характеристике.

Сумма всех аэродинамических сопротивлений может быть определена по следующей формуле, Па:

ΣР_пот = R+Z+P, (2.56)

где R – сопротивления трения, Па;

Z – местные сопротивления, Па;

Р – сопротивления подъемной силы газов, Па.

Порядок подбора следующий: на нижнем графике номограммы для подбора вентилятора прил.18 отмечают точку, образуемую линией требуемой подачи вентилятора и наклонной линией, соответствующей номеру принимаемого (в качестве первого варианта расчета) вентилятора. Из найденной точки опускают вниз вертикальную линию и на ее пересечении со шкалой, находят величину развиваемого вентилятором давления. По формуле (2.55) определяют требуемое давление. Из точки пересечения линии подачи с номером вентилятора проводят вертикальную линию вверх и отмечают ее пересечение с линией полного давления (подсчитанного по формуле (2.55)). Эта точка определяет КПД вентилятора – наклонные прямые линии на верхнем графике. Если эта точка оказалась в полосе очень низкого КПД, то выбирают другой номер вентилятора и повторяют все вновь. Повторения осуществляются до тех пор, пока рабочая точка не окажется в полосе значений КПД, составляющей не менее 80% максимального КПД (прил. 17). После этого читают величину А – кривые линии на верхнем графике и определяют число оборотов n ротора

(2.57)

Требуемая мощность N двигателя для вентилятора с учетом 20% -ного запаса, кВт

, (2.58)

где η_в – КПД вентилятора;

η_р.п. – КПД ременной передачи (при клиноременной передачи η_р.п=0,95, при плоскоременной η_р.п. =0,9).

Зависимость между производительностью вентилятора Vпол, числом оборотов n и мощностью двигателя вентилятора N при изменении плотности воздуха или газа ρ и числа оборотов представлена в табл.2.7.

Таблица 2.7

Формулы для пересчета характеристик вентиляторов

При изменении плотности	При изменении числа оборотов	При изменении плотности и числа оборотов
V2 = V1	V2 = V1	V2 = V1
Рпол2 = Рпол1	Рпол2 = Рпол1	Рпол2 = Рпол1
N2 = N1	N2 = N1	N2 = N1
η2 = η1	η2 = η1	η2 = η1

Параметры, размеры и характеристики центробежных вентиляторов установлены ГОСТ 5976 –73 и ГОСТ 10616 –73. В настоящее время выпускаются центробежные вентиляторы сериями от № 2 до № 10 через каждые 100 мм и от №10 до № 20 через каждые 20 мм. Вентилятору присваивают номер, соответствующий диаметру его колесам в дециметрах. Центробежные вентиляторы каждой серии и номера изготавливаются с кожухами, имеющими различное направление выхода газов: вверх, вниз, влево, вправо, под углом 45^о. По создаваемому давлению вентиляторы делят на группы низкого давления до 1000, среднего – до 3000 и высокого до 12000 Па. КПД центробежных вентиляторов составляет 0,6 – 0,87.

Центробежные вентиляторы серий Ц4 – 70 и Ц4 – 76 имеют подачу до 200 тыс. м³/ч и развивают давление до 2000 Па.

Вентиляторы низкого давления (дутьевые) серии ВДН и дымососы ДН изготавливают с номерами 9; 10; 11,2; 11,5; 12,5. Их подача 15 – 40 тыс.м³/ч.