6.Расчет гидравлического сопротивления дымового тракта[2].

Расход дымовых газов V₁ = 6,27 м/с.

Примем сечение печи, в которой образуются дымовые газы 2х3 м.

Тогда площадь сечения печи F = 2*3 = 6 м².

Скорость дымовых газов на выходе из печи:

W₁ = V₁/F = 6,27/6 = 1,05 м/с.

Эквивалентный принимаем диаметр дымохода d_дк = 1 м. Рассчитываем площадь поперечного сечения дымохода:

F

Первый участок – до теплообменника l₄ = 5 м.

- вход в дымоход; ξ₁ = 0,5, т.к. F₁/F = 0,785/6 = 0,13 [2] приложение V, с.351;

- поворот; ξ₂ = 1,5 для квадратных сечений [2] приложение V, с.352;

- выход из дымохода; ξ₃ = 0,81 [2] приложение V, с.351;

- задвижка; ξ₄ = 0,5 таблица XIII [1], с. 521.

Суммарный коэффициент местных сопротивлений:

∑ ξ₄ = ξ₁ + ξ₂ + ξ₃ + ξ₄ = 0,5 + 1,5 + 0,81 + 0,5 = 3,31.

Потери напора на участке до теплообменника равны:

ΔР₄ = (1 + λ_дг * l₄ / d_дк + ∑ ξ₄)* ρ^/₁ *(W^/₁ )² /2 *Т_дг/Т_о,

де λ_дг – коэффициент гидравлического сопротивления в дымовом тракте, λ_дг = 0,05 для кирпичной кладки [2] приложение V, с.351;

ρ^/₁ – плотность дымовых газов при t₁^/ = 745 ⁰C, кг/м³ (см. приложение 3);

W^/₁ – скорость в дымовом канале до теплообменника, м/с;

Т_дг – средняя температура дымовых газов до теплообменника, К; Т_дг = t₁^/ + Т_о = 745 + 273 = 1018 К;

Т_о – нормальная температура, К.

Скорость в дымовом канале до теплообменника: W^/₁ = V₁/F₁ = 6,27/0,785 = 7,99 м/с.

Плотность дымового газа при t₁^/ = 745 ⁰C: ρ^/₁ = 0,363 – (0,363 – 0,330)/100*45 = 0,348 кг/м³.

Тогда потери напора на участке до теплообменника равны

ΔР₄ = (1 + λ_дг * l₄ / d_дк + ∑ ξ₄)* ρ^/₁ *(W^/₁ )² /2 *Т_дг/Т_о = (1 + 0,05*5/1 + 3,31)*0,348*7,99²/2*1018/273 = 191,73 Па.

Второй участок – теплообменник l_тр = 2 м.

- вход в межтрубное пространство ξ₅ = 1,5 [1], с. 26;

- выход из межтрубного пространства ξ₆ = 1,5 [1], с. 26.

Суммарный коэффициент местных сопротивлений:

∑ ξ₅ = ξ₅ + ξ₆ = 1,5 + 1,5 = 3.

Потери напора в теплообменнике равны:

ΔР₅ = (1 + λ_то *n₁* l_тр / d_э + ∑ ξ₅)* ρ₁ *W₁² /2 *Т^/ _дг/Т_о,

где n₁ – число ходов в теплообменнике;

λ_то - коэффициент гидравлического сопротивления в теплообменнике;

d_э = 0,025 м – наружный диаметр труб;

ρ₁ - плотность дымовых газов при t₁^/ = 665 ⁰C, кг/м³ (см. приложение 3);

Т^/ _дг = 665 + 273 = 938 К.

Плотность дымового газа при t_1ср = 665 ⁰C: ρ₁ = 0,405 – (0,405 – 0,363)/100*65 = 0,3777 кг/м³.

Коэффициент гидравлического сопротивления в теплообменнике определим по формуле: 1/ λ^0,5_то = -2*lg(ε/3,7 + (6,81/Re₁ )^0.9) = -2*lg(0,0072/3,7 + (6,81/48269,25)^0,9).

λ_то = 0,0359.

Тогда потери напора в теплообменнике равны:

ΔР₅ = (1 + λ_то *n₁* l_тр / d_э + ∑ ξ₅)* ρ₁ *W₁² /2 *Т^/ _дг/Т_о = (1 + 0,0359*1*2/0,025 + 3) *0,3777*203,87²/2*938/273 = 185331 Па.

Третий участок – от теплообменника до дымовой трубы l₅ = 13 м.

- вход в дымоход ξ₇ = 0,48, т.к. F₂/F₁ = 0,126 /0,785 = 0,16 [2] приложение V, с.351;

- 2 поворота ξ₈ = 1,5 для квадратных сечений [2] приложение V, с.352;

- выход из дымохода в дымовую трубу; ξ₉ = 0,81 [2] приложение V, с.351;

Суммарный коэффициент местных сопротивлений:

∑ ξ₆ = ξ₇ + ξ₈ + ξ₉ = 0,48 + 1,5 + 0,81 = 2,79.

Потери напора на участке от теплообменника до трубы равны:

ΔР₆ = (1 + λ_дг * l₅ / d_дк + ∑ ξ₅)* ρ^//₁ *(W^/₁ )² /2 *Т^// _дг/Т_о,

где ρ^//₁ – плотность дымовых газов при t₁^// = 450 ⁰C, кг/м³ (см. приложение 3);

Т^// _дг – средняя температура дымовых газов то теплообменника до дымовой трубы, К; Т_дг = t₁^// + Т_о = 450 + 273 = 723 К.

Средняя температура дымовых газов на участке от теплообменника до трубы:

t₁^// = (t_1к + t_осн)/2,

где t_осн – температура у основания дымовой трубы, ⁰С.

t₁^// = (t_1к + t_осн)/2 = (600 + 300)/2 = 450 ⁰С.

Плотность дымовых газов при t₁^// = 450 ⁰C: ρ^//₁ = (0,525 + 0,427)/2 = 0,476 кг/м³.

Потери напора на участке от теплообменника до трубы равны:

ΔР₆ = (1 + λ_дг * l₅ / d_дк + ∑ ξ₅)* ρ^//₁ *(W^/₁ )² /2 *Т^// _дг/Т_о = (1 + 0,05*13/1 + 2,79)*0,476*7,99²/2*723/273 = 178,66 Па

Тогда суммарные потери на всём участке от печи до дымовой трубы:

∑ ΔР = ΔР₄ + ΔР₅ + ΔР₆ = 191,73 + 185331 + 178,66 = 185701 Па.