Расчёт термокамеры

 

Сопротивление калорифера КФБО – 11 ΔP_кал^’, Па, рассчитывается по формуле (40):

	(40)
, (Па)

Сопротивление калориферной батареи ΔP_кал, Па, рассчитывается по формуле (41):

	(41)
(Па)

 

 

 

 

 

 

4.1.2 Расчёт и подбор дымогенератора

 

Количество сгоревшего топлива β, кг/кг, необходимого для получения дыма из 1 кг опилок определяется по формуле (42):

,				(42)
где	q		–удельный расход теплоты на сухую перегонку, кДж/кг; по опытным  данным и расчётам q зависит от влажности топлива и t дымогенерации и лежит в пределах 400…500 кДж/кг /10/
η≈0,75		–коэффициент полезного использования теплоты.

 

Низшая теплота сгорания топлива Q, кДж/кг, определяется по формуле (43):

,			(43)
где	С, Н, О, W	–соответственно содержание в топливе углерода, водорода, кислорода и воды, % W=12 % /6/
кДж/кг

Количество теплоты J, кДж/кг, уносимой продуктами полного сгорания 1 кг топлива определяется по формуле (44):

,				(44)
где	L0		–теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива, кг/кг;
t1		–температура отходящих газов;
		t1=295˚C;
d		–влагосодержание продуктов полного сгорания 1 кг топлива, приведённое к 1 кг сухого воздуха, г/кг
		(45)
		при toc=9˚С и φ=72% d0=0,00523 г/кг
α		–коэффициент избытка воздуха; Принимается равным 1,1.

 

 

, кг/кг
, г/кг

Полученные данные подставляем в формулу (44):

, кДж/кг

Тогда

, кг/кг

Полный расход дымообразующего  топлива М_т, кг/ч, определяется по формуле (46):

,				(46)
где	Mт0		–расход дымообразующего топлива, кг/ч;
		Mт0=10…15 кг/ч /6/

Подставляя значения в формулу (46) получаем:

, кг/ч

Площадь колосниковой решётки F, м², определяется по формуле (47):

,				(47)
где	g		–удельная загрузка опилок, кг/(м2*ч);
		g=6…12 кг/(м2*ч).

 

,м2

Расход воздуха L₀^’ , кг/кг на сгорание β кг топлива, приведённый к 1 кг топлива определяется по формуле (48):

	(48)
, кг/кг

Масса дымовоздушной  смеси L_Д, кг/кг, получаемой от перегонки 1 кг топлива и покидающей дымогенератор определяется по формуле (49):

	(49)
, кг/кг

Масса водяных паров W_п , кг/кг, в дымовоздушной смеси определяется по формуле (50):

	(50)
, кг/кг

Объём смеси V_Д ,м³/кг, покидающей дымогенератор, отнесённый к 1 кг топлива определяется по формуле (51):

,				(51)
где		ρВ	–удельный объём влажного воздуха, м3/кг
	Парциальное давление насыщенного водяного пара при 9˚С: Pп’=0,01178 кгс/см2 /17/ или Pп’=0,01178*9,81*104 Па=0,1156*104Па Парциальное давление водяного пара: Рп=φ* Pп’=0,72*0,1156*104=84,816 (Па) Плотность: (кг/м3) Рб=745 мм рт.ст.=745*133,322 Па=99,32 кПа /3/

 

, м3/кг

Объём смеси V_д^’, м³/кг, с учётом продуктов полного сгорания топлива, отнесённый к 1 кг всего топлива определяется по формуле (52):

	(52)
, м3/кг

 

 

5 Гидравлический расчёт  установки

 

5.1 Гидравлический расчёт  продуктовой линии

 

Для гидравлического  расчёта разобьём всю длину линии  на три участка, основываясь на изменении  температуры воздуха на каждом участке. Рассчитаем сопротивление на каждом участке. В качестве исходных данных принимаем, что массовый расход воздуха L, кг/с, равен 26,078

Участок №1

На этом участке свежий воздух подаётся в калорифер. Принимаем  длину данного участке равной 1,3 м ( ). На основании значений, приведённых в списке /4, с.16/, принимаем скорость движения среды .

Тогда диаметр трубопровода d, м, будет рассчитываться по формуле (53):

, м						(53)
где	V		–объёмный расход воздуха, м3/с. Рассчитывается по формуле (54):
, м3/с						(54)
где	Rв			–универсальная газовая постоянная; Rв=287 Дж/(кг*К)
	Твозд			–абсолютная температура воздуха, К.
В		– барометрическое давление; В=99100 Па
		–давление насыщенных паров.

Подставляя данные в  формулы определяем объёмный расход и диаметр трубопровода.

, м3/с
, м

Из ряда стандартных  диаметров /1, с.144/ принимаем с толщиной стенки 1,1 мм, тогда внутренний диаметр . Тогда фактическая скорость воздуха в трубе ω, м/с, составит:

, м/с
, м/с

При 9˚С

плотность: , кг/м³

где =1,293 /3/

вязкость: Па*с /9/

Рассчитываем число  Рейнольдса по формуле (55):

	(55)

Из перечня ориентировочных  значений абсолютной шероховатости  труб Δ /4, с.14/ принимаем для нашего случая абсолютную шероховатость Δ=0,2 мм=0,2*10^-3м, тогда относительная шероховатость e, м, определяется по формуле (56):

, м	(56)
, м

Так как число Рейнольдса лежит в интервале, описывающем  зону смешанного трения ( , а именно ), то коэффициент , Вт/м²*К, определяют по формуле (57):

, Вт/м2*К	(57)
, Вт/м2*К

Далее рассчитываем потери:

1. Потери на трение ΔР_тр, Па, рассчитываются по формуле (58):

, Па	(58)
, Па

2. Потери на местные сопротивления ΔР_м.с., Па, рассчитываются по формуле (59):

 

, Па			(59)
где		–коэффициент местного сопротивления =0,5+1=1,5 /4, с.14/
, Па

Общие потери напора на участке  №1 определяются как сумма найденных  потерь по формуле (60):

, Па	(60)
, Па

 

Участок №2

На этом участке два  потока среды движутся по направлению  к термокамере. Рассмотрим первый случай (пункт А), когда среда выходит  из калорифера и движется по направлению  к термокамере. Принимаем длину  данного участке равной 2 м ( ).

В целях экономии денежных средств принимаем все трубопроводы одинакового диаметра, т.е. .

Находим объёмный расход:

, м3/с

Тогда фактическая скорость воздуха в трубе ω, м/с, составит:

, м/с

При 100˚С

плотность: , кг/м³

где =1,293 /3/

вязкость: Па*с Рассчитываем число Рейнольдса

Из перечня ориентировочных  значений абсолютной шероховатости труб Δ /4, с.14/ принимаем для нашего случая абсолютную шероховатость Δ=0,2 мм=0,2*10^-3м, тогда относительная шероховатость e, м, составит:

, м

Так как число Рейнольдса лежит в интервале, описывающем  зону смешанного трения, то коэффициент , Вт/м²*К, составит:

, Вт/м2*К

Далее рассчитываем потери:

1. Потери на трение  ΔР_тр, Па, составят:

, Па

2. Потери на местные  сопротивления ΔР_м.с., Па, составят

, Па
где		–коэффициент местного сопротивления =0,5+1+0,15+0,60=2,25 /4, с.15 – 16/

Общие потери напора на участке  №2 (пункт А) составят:

, Па