Особливості розрахунку газових пальників
Точний розрахунок газових пальників являє собою задачу невиправданої складності, тому практикою розроблені різні методи наближеного розрахунку, які дають цілком прийнятні результати.
Мал. 1. Схеми подачі газу в поперечний потік повітря
а) по центру, б) з периферії
Великого поширення в енергетичних установках отримали газові пальники, в яких повітряний потік поперечно перетинається дрібними струменями газу, при цьому газ може подаватися по центральній трубі (пальник типу "труба в тубі") (рис. 1а) або з периферії (рис. 1б).
Струмені газу в міру проникнення в потік повітря будуть зноситися цим потоком. При досягненні певної відстані від стінки газового колектора h осьова лінія струменя газу буде збігатися напрямком зносить потоку повітря. Це відстань називаетсяглубіной проникнення струменя в зносять потік і залежить від діаметра соплаdc витікає струменя і відносини швидкостей (Wг, Wв) і щільності (ρг, ρв) газу і повітря. Для більш рівномірного розподілу газових струменів по перетину пальника і для кращого змішування газу з повітрям газові сопла виполняютсяв два ряди. причому перший (по ходу повітря) ряд сопел імеетбóльшій діаметр. ніж другий.
Базовою формулою при розрахунку таких пальників є отримана на підставі численних експериментів Ю.В.Івановим залежність для визначення відносної глибини проникнення газових струменів в поперечний потік повітря:
де Кs - емпіричний коефіцієнт, що залежить від відносного кроку між соплами, розташованими в одному ряду.
На рис.2 представлений приблизний характер геометрії струменів газу, стікали в поперечний потік повітря.
Під дією повітряного потоку траєкторія струменя викривляється і сама струмінь стає ширше за рахунок дифузійного розмиття. В тому розрізі, де вісь струменя газу приймає напрямок потоку повітря, її умовний діаметр згідно досвідченим даними становить:
Мал. 2. Схема поширення струменів газу
в поперечному потоці повітря
Отвори (сопла) для виходу газу повинні бути розташовані таким чином, щоб струменя в тому розрізі, де вони приймають напрямок потоку, перекривали все перетин.
При розрахунку газових пальників для визначення глибини проникнення струменя по формулі (1) доводиться попередньо задаватися значеннями швидкостей газу і повітря, а також виходити з отриманих дослідним шляхом рекомендацій.
Методика розрахунку газового пальника
Принципова схема пальника типу "труба в трубі" представлена на рис.3.
Мал. 3. Коаксиальная пальник типу "труба в трубі"
1 вогневої насадок з пережимом, 2 - лопатки, 3 - повітряна камера, 4 - газовий колектор
Вихідні дані для розрахунку
Коефіцієнт надлишку повітря α
Швидкість газу на виході з сопел Wг. м / с
Температура гарячого повітря tв. ºC
Об'ємна витрата газу на пальник (при н.у.) Gог. м 3 / год
Швидкість газу в трубі (в газовому колекторі) Wг.тр. . м / с
Теплота згоряння газу Qid. МДж / м 3
1. Відповідно до матеріального балансу процесу горіння газу (див. Конспект лекцій) визначаються:
1.1. Обсяг повітря, теоретично необхідний для спалювання газу Vo. м 3 / м 3
1.2. Теоретичний об'єм продуктів згоряння:
1.2.1. Обсяг триатомним газів
1.2.2. обсяг азоту
1.2.3. Обсяг водяної пари
1.2.4. Сумарний теоретичний об'єм продуктів згоряння Voг. м 3 / м 3
1.3. Дійсний об'єм повітря V. м 3 / м 3
1.4. Дійсний обсяг продуктів згоряння:
1.4.1. Обсяг триатомним газів:
1.4.2. Обсяг двоатомних газів:
1.4.3. Обсяг водяної пари
1.4.4. Сумарний дійсний обсяг продуктів згоряння Vг. м 3 / м 3
2. Дійсний об'ємний витрата повітря (при заданій температурі повітря) Gв. м 3 / с
3. Дійсний об'ємний витрата газу (при заданій температурі газу)
4. З рівняння витрати газу визначається внутрішній діаметр газопідвідної труби (газового колектора) (рис.2) dвн:
5. Зовнішній діаметр газового колектора
де товщина стінки газового колектора δст = 4 мм.
6. З рівняння витрати повітря
визначається внутрішній діаметр зовнішньої Повітропідвідні труби Dвн.
9. Визначення глибини пронікновеніябольшіх імал струменів газу в повітряний потік.
При розрахунку глибини проникнення струменів газу, стікали з великих і малих сопел, виходять із припущення, що в тому розрізі, де великі і малі струменя приймають напрямок потоку повітря, вони стикаються один з одним, а зовнішній кордон великих струменів досягає зовнішнього кордону кільцевого каналу. При цьому діаметри струменів згідно з формулою (2):
Зі схеми поширення струменів в кільцевому каналі (рис.2) випливає, що глибина проникнення великих струменів
11. Беручи, що, згідно з рекомендаціями, при центральній подачі газу 80% його обсягу подається через великі сопла, а 20% - через малі, визначаються геометричні характеристики пальника:
сумарна площа великих і малих сопел
кількість великих і малих сопел
крок установки великих і малих сопел
Кількість великих і малих сопел приймається кратним 4.