9.2. Аэродинамический расчет воздушного тракта

Расчет воздушного тракта, как и газового, ведется на номинальную нагрузку котлоагрегата. Все исходные данные: температура воздуха, живое сечение и средняя скорость воздуха в воздухоподогревателе и другие данные принимаются из теплового расчета.

Воздух, необходимый для горения топлива, может поступать в топочное устройство за счет разрежения в топке или подан вентилятором. Давление, развиваемое вентилятором, расходуется на преодоление сопротивлений воздушного тракта – на входе, в поворотах, на трение в шиберах, направляющих аппаратах, воздуховодах до и после вентилятора, калориферах, воздухоподогревателе, коробах, поворотах, колосниковой решетке или горелках до поступления воздуха в топочную камеру.

Температура холодного воздуха t_х.в., засасываемого дутьевым вентилятором из котельной, принимается в соответствии с Нормативным методом [8] равной 30⁰. Количество холодного воздуха, засасываемого дутьевым вентилятором, определяется по формуле:

(9.27)

где α_т – коэффициент избытка воздуха в топке; Δα_т, Δα_пл – присосы воздуха в топке и в системе пылеприготовения; Δα_вп – относительная утечка воздуха в воздухоподогревателе, принимаемая равной присосу в нем по газовой стороне. Значение всех величин, входящих в формулу (9.27) берутся непосредственно из теплового расчета. На этот расход рассчитывается воздухопровод от места забора воздуха до воздухоподогревателя (при отсутствии воздухоподогревателя до топочного устройства). Для удобства расчета целесообразно определять секундные расходы воздуха.

Температура горячего воздуха t_г.в. принимается непосредственно из теплового расчета. Расход горячего воздуха определяется в соответствии с тепловым расчетом по формуле:

(9.28)

На этот расход рассчитывается воздухопровод от воздухоподогревателя до топочного устройства.

Расчет сопротивления воздухопроводов сводится к определению потерь давления на трения и в местных сопротивлениях.

Аэродинамический расчет воздушного тракта ведется аналогично расчету газового тракта.

1. Определяют часовой расход воздуха, проходящей через один вентилятор, по формулам (9.27), (9.28);

2. Выбирают магистральное направление (наиболее длинную и загруженную ветвь);

3. Задаваясь скоростью движения воздуха от 8 –12 м/с, определяют сечение магистрального воздуховода по формуле (9.18);

4. По табл. П10 определяют стандартное сечение магистрального воздуховода и находят действительную скорость движения воздуха;

5. Определяют потери на трение на участке;

6. Определяют потери давления в местных сопротивлениях на участке;

7. Определяют перепад полных давлений по воздушному тракту из выражения

(9.29)

где р^״_т – разряжение на выходе из топки, Па;

Н_т – расстояние по вертикали между высшей точкой сечения выхода газов из топки и средним сечением ввода воздуха в топку, м;

Δр – суммарное сопротивление воздушного тракта, Па;

Σр_с – самотяга (Па) любого участка воздушного тракта, высотой Н, м, рассчитывается по формуле (9.26) для двух участков. Первый участок - воздухоподогреватель, для которого расчетная высота принимается равной разности отметок ввода воздухопровода холодного воздуха и вывода воздухопровода горячего воздуха. Второй участок – весь воздухопровод горячего воздуха, расчетная высота принимается равной разности отметок вывода воздухопровода горячего воздуха из воздухоподогревателя и входа в топку.

При отсутствии воздухоподогревателя перепад полных давлений по воздушному тракту определяется по формуле

(9.30)

Полученное значение Δр_п используется при выборе вентилятора.

Замечание: Так как воздуховоды в котельных устанавливаются небольшой длины, но со значительными диаметрами и воздух движется с малыми скоростями, то потери на трение в них можно считать, незначительными и не учитывать при расчетах. Потери на трение в воздушном тракте следует учитывать при скорости движения холодного воздуха более 12 м/с. В этом случае сопротивление трения учитывается приближенно: подсчитывается сопротивление трения наиболее длинного участка с постоянным сечением и полученная величина умножается на отношение суммарной длины воздуховода к длине выбранного участка. Сопротивления трения рассчитывается по формуле (9.9) с приближенным значением коэффициента λ = 0,02 (железный нефутерованный воздухопровод).