Расчет потерь давления на дымовом тракте

Определим суммарные потери давления на пути движения продуктов сгорания от рабочего пространства печи до шибера (рис. 2).

Рис. 2. Схема дымового тракта методической печи: 1 – печь; 2 – вертикальные каналы; 3 – рекуператор; 4 – боров; 5 – шибер

Количество продуктов сгорания 12,995 м³/с, плотность дымовых газов 1,24 кг/м³, размеры рабочего пространства в конце печи 3,55x2,15 м², температура дыма в конце печи 1323 К, температура дыма в вертикальных каналах , падение температуры дыма в рекуператоре ΔТ_р = 514,75 К.

Потери давления в вертикальных каналах складываются из потерь на трение, местных сопротивлениях и преодоление геометрического давления

.

Скорость движения дымовых газов в конце печи с учетом уменьшения сечения рабочего пространства печи за счет нагревающихся заготовок толщиной 0,1 м составит

Скорость движения в вертикальных каналах принимаем равной . Тогда площадь сечения каждого канала

Размеры вертикальных каналов принимаем следующими: длина а = 1 м, ширина b = 0,8 м и высота Н_верт = 3 м. Тогда приведенный диаметр

Потери давления на трение

где для кирпичных каналов λ = 0,05.

Потери давления при повороте на 90˚ с сужением

где ζ = 2 (приложение V, №8) для случая b₂/b₁ = 0,5 и a/b₁ = 0,26.

Потери на преодоление геометрического давления

где ρ_в = 1,29 кг/м³ – плотность воздуха.

Суммарные потери давления в вертикальных каналах

Определяем потери давления при движении дымовых газов от вертикальных каналов до рекуператора, которые складываются из потерь при повороте на 90˚ с изменением сечения из вертикальных каналов в боров, потерь на трение и поворот на 90˚ в борове без изменения сечения, т.е. .

Скорость движения дыма в борове принимаем ω_б0 = 2,5 м/с. Сечение борова

Ширину борова сохраняем равной длине вертикальных каналов b = 1 м. В этом случае высота борова .

Приведенный диаметр борова .

Принимаем падение температуры дыма равным 2 К на 1 м длины борова. При длине борова от вертикальных каналов до рекуператора 11 м падение температуры дыма равно 22 К. Температура дыма перед рекуператором .

Средняя температура дыма в борове .

Потери давления на трение

Потери давления при входе в боров

где ζ = 1 для случая b₂/b₁ = 1,68/1 = 1,68 и h/b₂ = 5,2/1,68 = 3,09 (см. прил. V, №8). Коэффициент ζ получаем при помощи интерполяции.

Потери давления при повороте борова на 90˚

где ζ = 0,26∙1∙0,85 = 0,221 для h/b = 3,09 (см. прил. V, №6).

Суммарные потери давления на участке от вертикальных каналов до рекуператора

Потери давления в рекуператоре складываются из потерь при внезапном расширении на входе, потерь при внезапном сужении на выходе из рекуператора и потерь давления при поперечном омывании дымом коридорного пучка труб.

Размеры камеры для установки рекуператора равны 4х6 м², диаметр труб d = 76 мм, S₁ = 165 мм S₂= 150 мм. Температура дыма на входе в рекуператор , на выходе. Средняя температура дыма в рекуператоре Т_р = (1273+758,25)/2 = 1015,62 К. Скорость движения дыма в рекуператоре принята равной , а скорость движения дымовых газов до и после рекуператора принимаем 2,5 м/с. Число рядов труб по глубине пучка n = 9. Потери давления при внезапном расширении при входе в рекуператор

где ζ = (1 – F₁/F₂)² = (1 – 5,2/24)² = 0,61 (прил. V, №6).

При поперечном омывании дымом коридорного пучка труб (прил. V)

где ζ = 0,99, при ζ₀ = 0,11 (рис. 14).

Потери давления при внезапном сужении на выходе из рекуператора

где ζ = 0,46 (прил. V,№4) для случая F₁/F₂ = 0,22, а скорость движения дыма в камере рекуператора за трубами .

Потери давления в рекуператоре

Определим потери давления на участке от рекуператора до шибера. Принимаем падение температуры дыма на этом отрезке 1,5 К на 1 м длины борова.

Тогда средняя температура дыма на этом участке .

При том же сечении борова, что и до рекуператора, потери на трение составят

Общие потери давления при движении продуктов сгорания от рабочего пространства до шибера