Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
/с, (4.222)
Площадь сечения сот и диаметр трубы dr перед соплом Лаваля рассчитывают, исходя из условия получения действительной скорости wt = 25-30 м/с для кислорода, природного газа и компрессорного воздуха и wr = 30-40 м/с для перегретого пара, т.е.
214
CO.
т
G-106
pTwT
MM .
(4.223)
Полученные расчетом значения co^ и со должны быть увеличены на 5-10 % вследствие потерь полного давления.
Эта корректировка может быть выполнена и заранее: при этом давление перед соплом р уменьшается от исходного на указанную величину.
Пример. Расчет сопла Лаваля для подачи кислорода в факел.
Максимальный расход кислорода на сопло V - 1500 м3/ч (при нормальных условиях), давление кислорода рт = 0,589 МН/м2 = 6 ат, температура / = 20 °С.
Секундный массовый расход кислорода при плотности (при нормальных условиях) р0= 1,427 кг/м3:
Площадь критического сечения сопла Лаваля определяем по формуле (4.207):
1500-1,427
3600
= 0,595 кг/с.
Диаметр критического сечения:
Параметры кислорода в критическом сечении сопла:
Ркр = т ^ = 0,528-0,589 = 0,311 МН/м2;
кр
1,4 + 1
.260 • (273 + 20) = 298 м/с.
При к= 1,4 и = 1 т(Х) = 0,83 и ? (к) = 0,63.
Тогда Т^ = х(к)Тт = 0,83-(273 + 20) = 244 К = -29 °С.
Плотность газа перед соплом:
рт -106 0,589-106
Рт~ RTT ~ 260 -(273 + 20)
= 7,73 кг/м3;
= s(^)pT = 0,63-7,73 = 4,90 кг/м3.
215
В выходном сечении сопла при расчетном режиме:
л(Г) = 0,0981/0,589 = 0,167.
При к= 1,4 и п(Х) = 0,167 имеем X = 1,55; т(Х) = 0,599; е(Х) = 0,278. Тогда в выходном сечении сопла:
w = Xw = 1,55-298 = 462 м/с;
кр 7 7
Т= х(к)Тт = 0,599-(273 + 20) = 175 К = -98 °С; р = s(?l)pt = 0,273-7,73 = 2,15 кг/м3.
Площадь выходного сечения сопла:
G-106 0,595-106 2
со =-------=-------------= 599 мм.
tvp 462-2,15
Диаметр выходного сечения сопла:
, 4ю 4-599
а =,— =-----------------= 27,6 мм.
V 3,14
С учетом возможных потерь полного давления:
Длина сопла:
dKp = 22,6 • VU = 22,6 • 1,05 = 23,7 мм; d= 27,6-1,05 = 29,0 мм.
, d-dкр 29,0-23,7
L =---------=--------------= 43,4 мм.
0,122 0,122
Сл~ — /с= — '43,4 = 4 мм. цил 10 с 10
Площадь сечения подводящей трубы:
G-106 0,595-106
сот =-------= —------------= 3080 мм ,
PTwT 7,73-25
а ее диаметр:
216
Коническое сопло. Исходными данными для такого расчета являются расход газа и его параметры перед соплом.
Расчетом определяют диаметр выходного сечения сопла.
При расчете конических сопел также целесообразно использовать газодинамические функции.
В случае, если давление перед соплом рт > р', то давление на срезе сопла р = ~р = mкрр| и коэффициент скорости Л = 1 (критический режим истечения). При рт < р,' давление на срезе сопла равно давлению среды, в которую происходит истечение, т.е. р =ршр. Значение /. определяют по графику с использованием газодинамической функции п(Х) = pmJpr Если при этом К < 0,3, то сжимаемостью газов можно пренебречь, и скорость истечения рассчитывать по формуле:
где фс — коэффициент расхода.
Величина фс зависит от угла конусности сопла, перепада давления р/рт, и отношения площади выходного сечения сопла к площади трубы перед соплом со0/сот. Для угла конусности 30° и отношения со0/сот < 0,5 при plpi = 0,9 фс ~
найти в специальных изданиях.
Угол конусности сопел может быть принят в пределах Рк/2 = 15-30°. Для наиболее равномерного распределения скоростей на выходе из сопла профиль сопла может быть выполнен плавным и рассчитан по формуле Витошинского.
Пример. Рассчитать диаметр выходного сечения газового сопла горелки и параметры газа при истечения. Газ — природный, расход 200 кг/ч. Давление газа перед соплом (абсолютное)рт = 0,15 МН/м2 (избыточное давление 5280 мм вод.ст.), температура газа f = 20 °С.
(4.224)
где р = р0/(1 + (3/) — действительная плотность газа, кг/м3; t — его температура; (3 = 1/273 — температурный коэффициент.
Площадь выходного сечения сопла:
G
(4.225)
со =
Фери*
« 0,8. Прир!рт = 0,65 фс « 0,85 и прир!рт = 0,35фс « 0,93. Значения фс можно
217
Значение рт !т =0,0981/0,545 = 0,18 > 0,15, т.е. режим истечения докрити-ческий. тi{X)=pJpT = 0,0981/0,15 = 0,655. Для к= 1,31: к = 0,84, т(Х) = 0,91, е(Х) = 0,72.
Температура при истечении составляет Г= i(k)Tr = 0,91-293 = 265 К = -8 °С. Плотность газа перед соплом:
рТ-106 0,15-Ю6 /3
рт = —------=-----------= 1,05 кг/м ;
RTT 485-293
Плотность при истечении:
р = s(7i)p = 0,72-1,05 = 0,756 кг/м3;
w= J2-1,31--485-293 =401 м/с.
кр \1 + U1
Расчетная скорость газа при истечении:
w = 0,84-401 =337 м/с. Площадь выходного сечения сопла при фс = 0,85:
200-106 2
соп =----------------------= 223 мм ,
3600-0,756-337-0,85
а его диаметр:
я v 3,14
1.6. Физические и теплотехнические свойства мазута
1.6.1. Общие сведения
В качестве жидкого топлива применяют, как правило, мазуты нефтяного происхождения (табл. 4.46).
За последние десятилетия в сырьевой базе и технологических процессах нефтеперерабатывающей промышленности произошли значительные качественные изменения. В результате этого топочные мазуты, поставляемые в настоящее время, обладают повышенной вязкостью и плотностью, высоким содержанием асфальто-смолистых веществ серы и ванадия. Вследствие этого затрудняется транспортирование и слив топлива, работа горелочных устройств,
